最简单片机可执行KNN算法-CFANZ编程社区

接手一个简单的水位预警项目，没使用传统规则进行判断，使用机器学习算法进行判断：

已完成代码如下，接下来就是扩大训练集，11个样本的数据肯定是不够的

每个传感器0表示未超出，1表示超出，最后也是：1表示水位预警，0表示正常工作。

每5s采集一次数据，进行判断，如果判断为水位超出液面，那就发出警报（BEEP = 1, WARNING = 1）

//头文件引入
#include<reg51.h>
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>

//宏定义
#define N 11 //训练集有1000组数据
#define K 5 //设置KNN临近距离为5
#define CIRCLE 5 //设置周期为5秒
#define SIZE 2 //设置通用交换函数交换字节大小

//引脚定义
sbit S1 = P0^1; //传感器1
sbit S2 = P0^2; //传感器2
sbit S3 = P0^3; //传感器3
sbit BEEP = P3^4; //蜂鸣器
sbit WARNING = P3^5; //预警引脚

//相关常量、变量定义
code unsigned char DataSet[N][16] = { //训练数据集，每组数据16个特征，对应3个传感器5秒内数据,以及对应的结果：是否溢出
{1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1},
{1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1},
{1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 1},
{1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 1},
{0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
{0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0},
{1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
{0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
{0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
{1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
{1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}
}; 
unsigned int Dis[N][2]; //每组数据2个元素，对应15份传感器数据距离，以及结果

//通用交换函数
void swap(void *a, void *b) {
  unsigned char buffer[SIZE];
  memcpy(buffer, a, SIZE);
  memcpy(a, b, SIZE);
  memcpy(b, buffer, SIZE);
}

//knn算法预测结果
unsigned char KnnPredict(unsigned char *Data) {
  unsigned char i, j, result;
  unsigned char sum = 0;
  for (i = 0; i < N; i++) {
    unsigned int tmp = 0;
    for (j = 0; j < 15; j++) {
      tmp = tmp + (DataSet[i][j] - Data[j]) * (DataSet[i][j] - Data[j]);
    }
    Dis[i][0] = sqrt(tmp);
    Dis[i][1] = DataSet[i][15];  
  }
  for (i = 0; i < N - 1; i++) {
    for (j = 0; j < N - i - 1; j++) {
      if (Dis[j][0] > Dis[j + 1][0]) {
        swap(&Dis[j][0], &Dis[j + 1][0]);
        swap(&Dis[j][1], &Dis[j + 1][1]);
      }
    }
  }
  for (i = 0; i < K; i++) {
    sum = sum + Dis[i][1];  
  }
  result = sum / K;
  return result;
}

//延时函数，延时t秒
void Delay(unsigned char t) {
  unsigned int i, j;
  for (i = 0; i < 10000 * t; i++) {
    for (j = 0; j < 124; j++) {
    }
  }
}

//主函数
void main(){
  while(1) {
    unsigned char Data[15] = {0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};//测试数据    
    unsigned char i;
    for (i = 0; i < CIRCLE; i++) { //获取一个周期（5秒）内的所有传感器数据，3个为一组，共5组15个
      Data[i * 3] = S1; //Data[0], Data[3] ... Data[12]记录1-5秒内传感器1的数据
      Data[i * 3 + 1] = S2; //Data[1], Data[4] ... Data[13]记录1-5秒内传感器2的数据
      Data[i * 3 + 2] = S3; //Data[2], Data[5] ... Data[14]记录1-5秒内传感器3的数据
      Delay(1); //延时1秒 
    }
    if (KnnPredict(Data) == 1) { //如果判断为水位超出
      BEEP = 1; //蜂鸣器发声
      WARNING = 1; //发出警报信号
    }
  }
}