Контроллер управления насосами полива на Arduino Uno с сенсорами Capacitive Soil Moisture Sensor v2

Хочу представить вашему вниманию контроллер управления насосами в зависимости от датчиков влажности.

Программа написана на C++ с использованием фреймворка Arduino.

Но никаких дополнительных библиотек типа Thread для реализации кода без блокировок(delay).

Динамическое добавление насосов в класс контроллера. Для добавления насоса в контроллер надо добавить строку:

pumpController.addPump(SoilSensor(A0, 800, 100000), 2, 2000);  // Насос 1

где указывается пин датчика влажности, порог сухости, интервал проверки датчика, пин насоса, длительность работы насоса. но это можно и в конструкторе классов подсмотреть.

Важно отметить:

Программа использует объектно-ориентированное программирование с классами SoilSensor, PumpController, ProcessStats и Pump, используются классы, конструкторы и другие объектно-ориентированные возможности.

Программа предназначена для выполнения на микроконтроллерах Arduino или совместимых платформах.

• Arduino-специфичные элементы:

  • Функции pinMode(), digitalWrite(), analogRead()

  • Константы HIGH, LOW

  • Функции времени millis(), micros()

  • Объект Serial для работы с последовательным портом

  • Стандартные функции Arduino setup() и loop()

// Инвертированные значения HIGH и LOW const int MYHIGH = LOW; const int MYLOW = HIGH;  // Буфер для форматированной строки char buffer[100];  // Структура для статистики выполнения struct ProcessStats {   unsigned long callCount = 0;   unsigned long totalTime = 0;   unsigned long minTime = 0xFFFFFFFF; // Максимальное значение unsigned long   unsigned long maxTime = 0;      void update(unsigned long executionTime) {     callCount++;     totalTime += executionTime;     if (executionTime < minTime) minTime = executionTime;     if (executionTime > maxTime) maxTime = executionTime;   }      unsigned long getAverageTime() const {     return callCount > 0 ? totalTime / callCount : 0;   }      String getStatsString() const {     return "(" + String(callCount) +             ") " + String(minTime) +             "/" + String(maxTime) +             "/" + String(getAverageTime());   } };  // Глобальная статистика для всех насосов ProcessStats globalProcessStats;  // Класс для датчика влажности class SoilSensor { private:   int soilPin;              // Пин датчика влажности   int dryThreshold;         // Порог сухости   unsigned long checkInterval; // Интервал проверки   unsigned long lastCheckTime; // Время последней проверки  public:   // Конструктор   SoilSensor(int soilPin, int dryThreshold, unsigned long checkInterval)     : soilPin(soilPin), dryThreshold(dryThreshold), checkInterval(checkInterval), lastCheckTime(0) {}    // Метод для проверки, пришло ли время для следующей проверки   bool isCheckTime() {     return millis() - lastCheckTime >= checkInterval;   }    // Метод для чтения влажности   int readMoisture() {     // Обновляем время последней проверки     lastCheckTime = millis();     return analogRead(soilPin);   }    // Метод для проверки необходимости полива   bool needsWatering(int moisture) {     return moisture >= dryThreshold;   }    // Метод для получения информации о датчике   String getInfo(int moisture, int getPumpPin) {     return String(millis() /1000) + " сек. - Датчик " + String(soilPin) +             "(p="+ String(getPumpPin)+"): влажность=" + String(moisture) +             "(" + String(dryThreshold) +            ")" + String(moisture - dryThreshold) +            " | " + globalProcessStats.getStatsString();   }    // Геттеры   int getSoilPin() const { return soilPin; }   int getDryThreshold() const { return dryThreshold; }   unsigned long getCheckInterval() const { return checkInterval; }   unsigned long getLastCheckTime() const { return lastCheckTime; } };  // Класс для управления насосом class Pump { private:   SoilSensor sensor;        // Объект датчика (копия)   int pumpPin;              // Пин реле насоса   unsigned long pumpDuration; // Длительность работы насоса   bool isPumping;           // Флаг активности насоса   unsigned long pumpStartTime; // Время начала работы насоса  public:   // Конструктор принимает временный объект SoilSensor   Pump(SoilSensor sensor, int pumpPin, unsigned long pumpDuration)     : sensor(sensor), pumpPin(pumpPin), pumpDuration(pumpDuration),        isPumping(false), pumpStartTime(0) {}    // Метод для настройки пина насоса   void setupPin() {     pinMode(pumpPin, OUTPUT);   }    // Метод для проверки, истекло ли время работы насоса   bool isPumpTimeExpired() {     return millis() - pumpStartTime >= pumpDuration;   }    // Метод для включения насоса   void startPumping() {     digitalWrite(pumpPin, MYHIGH);     isPumping = true;     pumpStartTime = millis();     Serial.println("Насос на пине " + String(pumpPin) + " включен s=" + String(getSensor().getSoilPin()) + "");   }    // Метод для выключения насоса   void stopPumping() {     digitalWrite(pumpPin, MYLOW);     isPumping = false;     Serial.println("Насос на пине " + String(pumpPin) + " выключен");   }    // Основной метод обработки насоса   void process() {     unsigned long startTime = micros(); // Засекаем время начала          // Проверяем, не активен ли насос в данный момент     if (isPumping) {       // Если насос работает, проверяем, не истекло ли время работы       if (isPumpTimeExpired()) {         stopPumping();       }              unsigned long endTime = micros(); // Засекаем время окончания       globalProcessStats.update(endTime - startTime); // Обновляем статистику       return; // Прерываем выполнение, если насос активен     }          // Проверяем, пришло ли время для следующей проверки датчика     if (sensor.isCheckTime()) {       int moisture = sensor.readMoisture();              // Выводим информацию в монитор порта       Serial.println(sensor.getInfo(moisture, getPumpPin()));        // Проверяем, слишком ли сухая почва       if (sensor.needsWatering(moisture)) {         startPumping();       }     }          unsigned long endTime = micros(); // Засекаем время окончания     globalProcessStats.update(endTime - startTime); // Обновляем статистику   }    // Геттеры   bool getIsPumping() const { return isPumping; }   unsigned long getPumpStartTime() const { return pumpStartTime; }   unsigned long getPumpDuration() const { return pumpDuration; }   SoilSensor getSensor() const { return sensor; }   int getPumpPin() const { return pumpPin; } };  // Класс контроллера насосов class PumpController { private:   Pump** pumps;           // Массив указателей на насосы   int pumpCount;          // Количество насосов   int maxPumps;           // Максимальное количество насосов  public:   // Конструктор   PumpController(int maxPumps = 10) : pumpCount(0), maxPumps(maxPumps) {     pumps = new Pump*[maxPumps];     for (int i = 0; i < maxPumps; i++) {       pumps[i] = nullptr;     }   }    // Деструктор для очистки памяти   ~PumpController() {     for (int i = 0; i < pumpCount; i++) {       delete pumps[i];     }     delete[] pumps;   }    // Метод для добавления насоса   bool addPump(SoilSensor sensor, int pumpPin, unsigned long pumpDuration) {     if (pumpCount >= maxPumps) {       Serial.println("Ошибка: достигнуто максимальное количество насосов");       return false;     }          pumps[pumpCount] = new Pump(sensor, pumpPin, pumpDuration);     pumpCount++;     return true;   }    // Метод инициализации для раздела setup   void setup() {     for (int i = 0; i < pumpCount; i++) {       pumps[i]->setupPin();       pumps[i]->stopPumping();     }     Serial.println("Система автоматического полива инициализирована");     Serial.println("Количество насосов: " + String(pumpCount));   }    // Метод process для loop   void process() {     for (int i = 0; i < pumpCount; i++) {       pumps[i]->process();     }   }    // Геттеры   int getPumpCount() const { return pumpCount; }   int getMaxPumps() const { return maxPumps; } };  // Создание контроллера насосов PumpController pumpController(10); // Максимум 10 насосов  void setup() {   // Инициализация последовательного порта   Serial.begin(9600);      // Добавление насосов в контроллер   pumpController.addPump(SoilSensor(A0, 800, 100000), 2, 2000);  // Насос 1   pumpController.addPump(SoilSensor(A1, 275, 16000), 3, 2000);   // Насос 2   pumpController.addPump(SoilSensor(A2, 600, 700000), 4, 2000);  // Насос 3   pumpController.addPump(SoilSensor(A3, 700, 7000000), 5, 2000);  // Насос 4      // Инициализация контроллера   pumpController.setup(); }  void loop() {   // Обработка всех насосов через контроллер   pumpController.process(); }

Спасибо за внимание! Ожидаю комментарии и рекомендации.