智能水杯软件设计Word格式文档下载.docx
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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
Ds18b20WriteByte
向18B20写入一个字节
com
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
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
/*******************************************************************
Ds18b20ReadByte
*函数功能:
读取一个字节
unsignedcharDs18b20ReadByte（）
unsignedcharbyte,bi;
for（j=8;
j>
0;
j--）
Dsport=0;
//先将总线拉低1us
Dsport=1;
//然后释放总线
//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
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：
/************************************************************
Ds18b20ChangTemp
让18b20开始转换温度
************************************************************/
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
Ds18b20ReadTempCom
发送读取温度命令
voidDs18b20ReadTempCom（）
{
//跳过ROM操作命令
Ds18b20WriteByte（0xbe）;
//发送读取温度命令
（3）读取温度：
/*************************************************************************
Ds18b20ReadTemp
读取温度
*************************************************************************/
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
00001DCB
D=1开显示；
D=0关显示
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，40H-67H）
设置数据地址
*函数名:
LcdInit（）
初始化LCD屏
*输出:
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
向LCD写入一个字节的命令
voidLcdWriteCom（unsignedcharcom）//写入命令
RS=0;
RW=0;
GPIO_LCD=com;
Delay1ms（10）;
E=1;
E=0;
（2）写数据
/**************************************************************************
LcdWriteData
向LCD写入一个字节的数据
dat
**************************************************************************/
voidLcdWriteData（unsignedchardat）//写入数据
RS=1;
GPIO_LCD=dat;
5.定时模块程序设计
定时/计数器实质上是一个加1计数器。
它随着计数器的输入脉冲进行自加1，也就是每来一个脉冲，计数器就自动加1，当加到计数器为全1时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使相应的中断标志位置1，向CPU发出中断请求（定时/计数器中断允许时）。
如果定时/计数器工作于定时模式，则表示定时时间已到；
如果工作于计数模式，则表示计数值已满。
与定时器相关的寄存器如下：
TCON
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
IT0
TF1和TF0：
T1和T0的溢出标志位，溢出后由硬件自动置1发出定时器中断请求。
中断响应后标志位自动清零。
IE1和IE0：
INT1和INT0的标志位，引脚状态变化后由硬件自动置1发出外部中断请求，中断响应后标志位自动清零。
IT1和IT0：
INT1和INT0的触发方式选择位。
TMOD
GATE
C/T
M1
M0
GATE：
门控制为0时仅有运行控制位TRx来控制定时/计数器的开启。
为1时由TRx和外部中断脉冲计数。
（用于计算外部中断负跳变的次数）
C/T：
计数器模式和定时器模式选择为0时选择定时器模式，为1时选
为计数器模式。
方式1的计数位数是16位，由TL0作为低8位、TH0作为高8位，组成了16位加1计数器。
如图9所示。
图9定时器模式1示意图
5.1定时器设置
Timer
设置定时器并开始计时
voidTimer（）
TMOD=0X01;
//定时器选择工作模式1
TH0=0x3C;
//定时器赋初值
TL0=0xB0;
//定时50ms
EA=1;
//开启中断
ET0=1;
//开启定时器中断
TR0=1;
//启动定时器
}
5.2定时器中断子程序
定时器中断子程序完成的功能有：
（1）定时器重新赋初值；
（2）统计中断次数，并在LCD上显示剩余时间；
（3）判断是否达到定时终点以启动蜂鸣器。
Timer0（）interrupt1
*函数功能:
设置定时器中断执行程序，LCD显示定时剩余时间
voidTimer0（）interrupt1
//定时器重新赋值
Time++;
k++;
//中断次数计数
if（k==20）//20次中断，即1s
LCDwritecom（0xc2）;
LCDwritedat（'
0'
+（--j）/10）;
+（j）%10）;
//定时显示剩余时间
k=0;
if（Time==full）//判断是否达到定时时间
for（i=0;
i<
100;
i++）
sound=1;
//启用无源蜂鸣器
sound=0;
Time=0;
j=full/20;
//计数初始化
6.中断模块程序设计
中断是指CPU在执行当前程序的过程中，由于某种随机出现的外设请求或CPU内部的异常事件,使CPU暂停正在执行的程序而转去执行相应的服务处理程序；
当服务处理程序运行完毕后，CPU再返回到暂停处继续执行原来的程序。
51单片机的中断系统如图10所示。
图10中断系统结构图
6.1外部中断设置
IntConfiguration（）
设置外部中断
**************************************************************************/
voidIntConfiguration（）
IT0=1;
//外部中断0跳变沿触发方式（下降沿）
EX0=1;
//打开INT0的中断允许。
EA=1;
//打开总中断
6.2键盘扫描中断子程序
中断程序完成的功能有：
（1）判断按键是否按下；
（2）执行对应按键的功能。
Scankey（）
键盘扫描，并执行对应按键的程序
voidScankey（）
if（key1==0）//判断按键是否按下
{
Delay1ms（10）;
//延时消抖
if（key1==0）//判断按键是否按下
for（;
;
）
{if（key1==0）
continue;
elsebreak;
while（key1==0）;
//检测按键是否松开
if（key1==0）continue;
…….//执行对应按键的程序
}
7.整体编程的实现
软件编程在keil上操作，在各个模块的子程序完成后，在主程序按照流程图
图11proteus仿真效果图
调用各个子函数即可完成最终的编程。
在经过编译之后，将机器代码导入到实现搭建好的硬件proteus仿真，其效果图11所示。
8.设计过程中的问题及解决方案
在确定了各种所需的元器件之后，对各种元器件的资料文档进行了仔细研读。
采用分模块的方式，分别编写了温度读取子函数，温度显示子函数，定时器子函数，中断子函数，键盘扫描子函数。
再用keil编写编译后，也出现了不少问题，但都问题不大，调试过后都编译成功了。
在用proteus搭建好了硬件电路之后，仿真时出现了一系列问题，第一，lcd1602没有显示。
第二，有较大的噪音。
第三，按键不是很灵敏。
在网上找了资料之后发现，在proteus仿真中LCD1602是不带上拉电阻的，于是在库里找了一个排阻，果然就有显示了，但是显示的温度一直是-0.06，温度传感器是好的，这点我用我买的单片机自带的温度传感器检测过了。
这个问题困扰了我们好久，请教老师之后，老师说仿真和具体的实际操作是有区别的。
于是我开始一句一句检测我的温度传感器程序，在用keil调试时，无意中发现传感器的初始化少了几个微妙，不大抱什么希望的改好之后，再用仿真时LCD居然成功地与温度传感器数据同步了！
当时特别兴奋，终于搞定了。
至于第二个问题是噪音的问题，发现时蜂鸣器的接口没有初始化，这个较简单。
第三个问题是按键灵敏度的问题，由于之前没有采用中断，灵敏度不是很高，在使用与门产生外部中断和相应的程序改变后，这个问题也解决了。
9.收获与感悟
课程设计虽然占用了我们不少课余时间，但我们的收获也是挺多的。
在知识积累方面，熟悉了proteus的和keil的仿真过程，还有关于单片机的定时器，中断，i/o口的知识的巩固和认知的深化。
作为一个工科生，动手操作是必须的。
只有不断的积累经验，才能成为一名出色的工程师。
虽然我们才刚刚初步了解一些专业知识
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