智能水杯软件设计docx.docx
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智能水杯软件设计docx
1.
前言
...................................................................................................................................................
2
2.
总体设计框架................................................................................................................................
2
2.1
实现的功能
.............................................................................................................................
2
2.2
总体程序流程图....................................................................................................................
3
3.
水温采集模块程序设计.............................................................................................................
5
3.1DS18B20
简介......................................................................................................................
5
3.2DS18B20
的初始化..............................................................................................................
6
3.3DS18B20
写周期..................................................................................................................
8
3.4DS18B20
读周期..................................................................................................................
9
3.5
温度读取程序......................................................................................................................
11
4.
显示模块程序设计....................................................................................................................
14
4.1LCD1602
初始化................................................................................................................
14
4.2LCD1602
写周期................................................................................................................
16
5.
定时模块程序设计..................................................................................................................
18
5.1
定时器设置
...........................................................................................................................
19
5.2
定时器中断子程序.............................................................................................................
20
6.
中断模块程序设计....................................................................................................................
22
6.1外部中断设置.......................................................................................................................22
.
6.2键盘扫描中断子程序23
7.整体编程的实现25
8.设计过程中的问题及解决方案25
9.收获与感悟26
1.前言
随着社会进步与经济发展,人们对生活质量的要求越来越高,每天的饮水量
是衡量健康的重要指标。
但有多少人因为忙碌的工作而全天忘记喝水?
当你感到
口渴想要喝水的时候,体内的失水已经达到2%,口渴本身其实是体内已经严重
缺水的表现,这是造成“亚健康”状态的致命习惯之一。
同时,越不注意喝水,
喝水的欲望就会越低,人就会变得越来越缺水。
研究表明,通常情况下,正常人
每次喝水应控制在300ml,间隔时间为30到60分钟。
本课程设计就此设计出一款智能水杯,用来智能显示水温和提醒喝水,既方
便了生活,又保持了健康。
本报告针对智能水杯的软件系统进行阐述,软件编程
在keil上操作。
2.总体设计框架
2.1实现的功能
.
定时开启按键
设置
外部中断
定时器中断
蜂鸣器提醒
STC89C51
温度读入
温度提示灯
控制器
DS18B20
LCD温度显示
硬件结构框架图如图1所示。
图1硬件结构简图
(1)水温检测
使用DS18B20温度传感器,完成水温的时时检测功能。
(2)水温及定时时间显示
使用LCD1602液晶显示屏,完成水温及定时时间的显示功能。
(3)智能提醒
使用定时器0,开启定时器中断,蜂鸣器提醒。
(4)定时时间设置
使用外部中断0扩展电路,用三个按键触发中断,完成对应定时开启和定时
时间加减的功能。
2.2总体程序流程图
总体程序流程图分为主程序和中断程序两部分,其中中断程序分为外部中断
程序和定时器中断程序。
流程图如下图所示。
开始
初始化
DS18B20检测水温
LCD1602显示水温
N
水温>40℃?
Y
高温提示灯红灯亮
水温<20℃?
N
Y
低温提示灯蓝灯亮
.
外部0中断?
Y
执行按键扫描程序
N
按键1按下?
Y
定时时间增加,LCD显示
N
按键2按下?
适宜水温黄灯亮
结束
图2主程序流程图
按键3按下?
Y
定时时间减少,LCD显示
N
TR0=0?
Y
关闭计时器
开启计时器,LCD
显示定时器符号
图3外部按键中断流程图
.
定时器中断?
Y
中断计数加1
定时时间到达?
一分钟时间到达?
Y
Y
蜂鸣器提醒,计数清零
LCD显示定时时间减1
图4定时器中断程序设计流程图
3.水温采集模块程序设计
3.1DS18B20简介
DS18B20单线数字温度传感器,即“一线器件”,其具有独特的优点:
(1)采用单总线的接口方式,与微处理器连接时,仅需要一条口线即可实
现微处理器与DS18B20的双向通讯。
单总线具有经济性好,抗干扰能力强,适
合于恶劣环境的现场温度测量,使用方便等优点,使用户可轻松地组建传感器网
络,为测量系统的构建引入全新概念。
(2)测量温度范围宽,测量精度高DS18B20的测量范围为-55℃~+
125℃;在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。
(4)持多点组网功能多个DS18B20可以并联在惟一的单线上,实现多
点测温。
.
(5)供电方式灵活DS18B20可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。
因此,当数据线上的时序满足一定的要求时,可以不接外部电源,从而使系统
结构更趋简单,可靠性更高。
(6)测量参数可配置DS18B20的测量分辨率可通过程序设定9~12位。
3.2DS18B20的初始化
主机首先发出一个480-960微秒的低电平脉冲,然后释放总线变为高电
平,并在随后的480微秒时间内对总线进行检测,如果有低电平出现说明总线
上有器件已做出应答。
若无低电平出现一直都是高电平说明总线上无器件应答。
作为从
图5DS18B20初始化时序图
器件的DS18B20在一上电后就一直在检测总线上是否有480-960微秒的
低电平出现,如果有,在总线转为高电平后等待15-60微秒后将总线电平拉低
60-240微秒做出响应存在脉冲,告诉主机本器件已做好准备。
若没有检测到
就一直在检测等待。
初始化时序图如图5所示。
.
/****************************************************************
*函数名:
Ds18b20Init
*函数功能:
初始化
*输入:
无
*输出:
初始化成功返回1,失败返回0
****************************************************************/
unsignedcharDs18b20Init()
{
unsignedinti;
Desport=0;//将总线拉低480us~960us
i=70;
while(i--);//延时642us
Dsport=1;//然后拉高总线,若DS18B20做出反应会将在15us~60us
后将总线拉低
i=0;
while(Desport)//等待DS18B20拉低总线
{
i++;
if(i>50000)//等待>50MS
return0;//初始化失败
}
return1;//初始化成功
.
}
3.3DS18B20写周期
写周期最少为60微秒,最长不超过120微秒。
写周期一开始做为主机先把
总线拉低1微秒表示写周期开始。
随后若主机想写0,则将总线置为低电平,若
主机想写1,则将总线置为高电平,持续时间最少60微秒直至写周期结束,然
后释放总线为高电平至少1微秒给总线恢复。
而DS18B20则在检测到总线被
拉底后等待15微秒然后从15us到45us开始对总线采样,在采样期内总线为
高电平则为1,若采样期内总线为低电平则为0。
写周期时序图如图6所示。
图6DS18B20写周期时序图
/****************************************************************
*函数名:
Ds18b20WriteByte
*函数功能:
向18B20写入一个字节
*输入:
com
*输出:
无
.
****************************************************************/
voidDs18b20WriteByte(unsignedchardat)
{
unsignedinti,j;
for(j=0;j<8;j++)
{
Desport=0;//每写入一位数据之前先把总线拉低1us
i++;
Desport=dat&0x01;//然后写入一个数据,从最低位开始
i=6;
while(i--);//延时68us,持续时间最少60us
Desport=1;//然后释放总线,至少1us给总线恢复时间才能接
着写入第二个数值
dat>>=1;
}
}
3.4DS18B20读周期
读周期是从主机把单总线拉低1微秒之后就得释放单总线为高电平,以让
DS18B20把数据传输到单总线上。
作为从机DS18B20在检测到总线被拉
低1微秒后,便开始送出数据,若是要送出0就把总线拉为低电平直到读周期
结束。
.
若要送出1则释放总线为高电平。
主机在一开始拉低总线1微秒后释放总
线,然后在包括前面的拉低总线电平1微秒在内的15微秒时间内完成对总线进
行采样检测,采样期内总线为低电平则确认为0。
采样期内总线为高电平则确认
为1。
完成一个读时序过程至少需要60微秒才能完成。
其读周期的时序图如图
7所示。
图7DS18B20读周期时序图
/*******************************************************************
*函数名:
Ds18b20ReadByte
*函数功能:
读取一个字节
*输入:
com
*输出:
无
****************************************************************/
unsignedcharDs18b20ReadByte()
{
unsignedcharbyte,bi;
unsignedinti,j;
.
for(j=8;j>0;j--)
{
Dsport=0;//先将总线拉低1us
i++;
Dsport=1;//然后释放总线
i++;
i++;//延时6us等待数据稳定
bi=Dsport;//读取数据,从最低位开始读取
byte=(byte>>1)|(bi<<7);/*将byte左移一位,然后与上右移7位
后的bi,注意移动之后移掉那位补0。
*/
i=4;//读取完之后等待48us再接着读取下一个数
while(i--);
}
returnbyte;
}
3.5温度读取程序
简单的读取温度值的步骤如下:
跳过ROM操作---发送温度转换命令---跳过ROM操作---发送读取温度命
令---读取温度值
(1)温度转换指令:
/************************************************************
.
*函数名:
Ds18b20ChangTemp
*函数功能:
让18b20开始转换温度
*输入:
com
*输出:
无
************************************************************/
voidDs18b20ChangTemp()
{
Ds18b20Init();
Delay1ms
(1);
Ds18b20WriteByte(0xcc);//跳过ROM操作命令
Ds18b20WriteByte(0x44);//温度转换命令
Delay1ms(100);
}
(2)温度读取指令
/************************************************************
*函数名:
Ds18b20ReadTempCom
*函数功能:
发送读取温度命令
*输入:
com
*输出:
无
************************************************************/
.
voidDs18b20ReadTempCom()
{
Ds18b20Init();
Delay1ms
(1);
Ds18b20WriteByte(0xcc);//跳过ROM操作命令
Ds18b20WriteByte(0xbe);//发送读取温度命令
}
(3)读取温度:
/**********************************************************************
***
*函数名:
Ds18b20ReadTemp
*函数功能:
读取温度
*输入:
com
*输出:
无
***********************************************************************
**/
intDs18b20ReadTemp()
{
unsignedinttemp=0;
unsignedchartmh,tml;
Ds18b20ChangTemp();//先写入转换命令
.
Ds18b20ReadTempCom();//然后等待转换完后发送读取温度命令
tml=Ds18b20ReadByte();//读取温度值共16位,先读低字节
tmh=Ds18b20ReadByte();//再读高字节
temp=tmh;
temp<<=8;
temp|=tml;
returntemp;
}
4.显示模块程序设计
4.1LCD1602
初始化
表1LCD1602指令表
指令码
功能
D=1
开显示;D=0
关显示
00001DCB
C=1
显示光标;C=0
不显示光标
B=1
光标闪烁;B=0
光标不显示
000001NS
N=1
当读或写一个字符后地址指针加一,且光
标加一
.
N=0
当读或写一个字符后地址指针减一,且光
标减一
S=1
当写一个字符时,整屏显示左移(
N=1)
或右移(N=0),以得到光标不移动而屏幕移动的效
果
S=0
当写一个字符,整屏显示不移动
01H
显示清屏:
所有显示清零
80H+地址码(0-27H,
设置数据地址
40H-67H
)
/****************************************************************
*函数名:
LcdInit()
*函数功能:
初始化LCD屏
*输入:
无
*输出:
无
****************************************************************/
voidLcdInit()//LCD初始化子程序
{
LcdWriteCom(0x38);//设置显示模式
LcdWriteCom(0x0c);//开显示不显示光标,光标不闪烁
LcdWriteCom(0x06);//写一个指针加1
LcdWriteCom(0x01);//清屏
LcdWriteCom(0x80);//设置数据指针起点
.
}
4.2LCD1602写周期
时序图如图8所示,RS=0为写命令,RS=1为写数据。
在写周期,R/W=0,
E为写数据或命令使能输入。
图8LCD1602写时序图
(1)写命令:
/****************************************************************
*函数名:
LcdWriteCom
*函数功能:
向LCD写入一个字节的命令
*输入:
com
*输出:
无
****************************************************************/
voidLcdWriteCom(unsignedcharcom)//写入命令
{
.
RS=0;
RW=0;
GPIO_LCD=com;
Delay1ms(10);
E=1;
Delay1ms(10);
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