智能水杯軟件設(shè)計

目錄前言2總體設(shè)計框架22.1實現(xiàn)的功能22.2總體程序流程圖3水溫采集模塊程序設(shè)計5DS18B20簡介5DS18B20的初始化6DS18B20寫周期8DS18B20讀周期103.5溫度讀取程序12顯示模塊程序設(shè)計15LCD1602初始化15LCD1602寫周期16定時模塊程序設(shè)計195.1定時器設(shè)置205.2定時器中斷子程序21中斷模塊程序設(shè)計236.1外部中斷設(shè)置236.2鍵盤掃描中斷子程序24整體編程的實現(xiàn)26設(shè)計過程中的問題及解決方案26收獲與感悟27前言隨著社會進步與經(jīng)濟發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的要求越來越高，每天的飲水量是衡量健康的重要指標。但有多少人因為忙碌的工作而全天忘記喝水？當你感到口渴想要喝水的時候，體內(nèi)的失水已經(jīng)達到2%，口渴本身其實是體內(nèi)已經(jīng)嚴重缺水的表現(xiàn)，這是造成“亞健康”狀態(tài)的致命習(xí)慣之一。同時，越不注意喝水，喝水的欲望就會越低，人就會變得越來越缺水。研究表明，通常情況下，正常人每次喝水應(yīng)控制在300ml，間隔時間為30到60分鐘。本課程設(shè)計就此設(shè)計出一款智能水杯，用來智能顯示水溫和提醒喝水，既方便了生活，又保持了健康。本報告針對智能水杯的軟件系統(tǒng)進行闡述，軟件編程在keil上操作?？傮w設(shè)計框架2.1實現(xiàn)的功能圖1硬件結(jié)構(gòu)簡圖水溫檢測使用DS18B20溫度傳感器，完成水溫的時時檢測功能。水溫及定時時間顯示使用LCD1602液晶顯示屏，完成水溫及定時時間的顯示功能。智能提醒使用定時器0，開啟定時器中斷，蜂鳴器提醒。定時時間設(shè)置使用外部中斷0擴展電路，用三個按鍵觸發(fā)中斷，完成對應(yīng)定時開啟和定時時間加減的功能。2.2總體程序流程圖總體程序流程圖分為主程序和中斷程序兩部分，其中中斷程序分為外部中斷程序和定時器中斷程序。流程圖如下圖所示。

圖2圖2主程序流程圖圖3外部按鍵中斷流程圖圖4定時器中斷程序設(shè)計流程圖水溫采集模塊程序設(shè)計3.1DS18B20簡介DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器，即“一線器件”，其具有獨特的優(yōu)點：（1） 采用單總線的接口方式，與微處理器連接時，僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。單總線具有經(jīng)濟性好，抗干擾能力強，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，使用方便等優(yōu)點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。（2） 測量溫度范圍寬，測量精度高DS18B20的測量范圍為-55°C~+125°C；在-10~+85°C范圍內(nèi)，精度為土0.5°C。（4）持多點組網(wǎng)功能多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的單線上，實現(xiàn)多點測溫。（5） 供電方式靈活DS18B20可以通過內(nèi)部寄生電路從數(shù)據(jù)線上獲取電源。因此，當數(shù)據(jù)線上的時序滿足一定的要求時，可以不接外部電源，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。（6） 測量參數(shù)可配置DS18B20的測量分辨率可通過程序設(shè)定9~12位。3.2DS18B20的初始化主機首先發(fā)出一個480-960微秒的低電平脈沖，然后釋放總線變?yōu)楦唠娖?，并在隨后的480微秒時間內(nèi)對總線進行檢測，如果有低和蛉化過品I?棚嘎城沖”4S0牌［rikwum和蛉化過品I?棚嘎城沖”4S0牌［rikwum知1居matimtjm柱割器版4M皓ininimufflDS1S20虬?4叩$電平出現(xiàn)說明總線上有器件已做出應(yīng)答。若無低電平出現(xiàn)一直都是高電平說明總線上無器件應(yīng)答。作為從圖5DS18B20初始化時序圖器件的DS18B20在一上電后就一直在檢測總線上是否有480-960微秒的低電平出現(xiàn)，如果有，在總線轉(zhuǎn)為高電平后等待15-60微秒后將總線電平拉低60-240微秒做出響應(yīng)存在脈沖，告訴主機本器件已做好準備。若沒有檢測到就一直在檢測等待。初始化時序圖如圖5所示。/""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""/******************************************************""""""""""***********函數(shù)名 ：Ds18b20Init*函數(shù)功能：初始化*輸入 ：無*輸出 ：初始化成功返回1，失敗返回0“““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““*******************************************************"""""""""/*********unsignedcharDs18b20Init(){unsignedinti;Desport=0; //將總線拉低480us~960usi=70;while(i--);//延時642usDsport=1;//然后拉高總線，若DS18B20做出反應(yīng)會將在15us~60us后將總線拉低i=0;while(Desport)//等待DS18B20拉低總線{i++;if(i>50000)//等待>50MSreturn0;//初始化失敗}return1;//初始化成功}3.3DS18B20寫周期寫周期最少為60微秒，最長不超過120微秒。寫周期一開始做為主機先把總線拉低1微秒表示寫周期開始。隨后若主機想寫0，則將總線置為低電平，若主機想寫1，則將總線置為高電平，持續(xù)時間最少60微秒直至寫周期結(jié)束，然后釋放總線為高電平至少1微秒給總線恢復(fù)。而DS18B20則在檢測到總線被拉底后等待15微秒然后從15us到45us開始對總線采樣，在采樣期內(nèi)總線為高電平則為1，若采樣期內(nèi)總線為低電平則為0。寫周期時序圖如圖6所示。圖6DS18B20寫周期時序圖/""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""/******************************************************""""""""""***********函數(shù)名 ：Ds18b20WriteByte*函數(shù)功能：向18B20寫入一個字節(jié)*輸入 ：com*輸出 ：無“““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““*******************************************************"""""""""/*********voidDs18b20WriteByte(unsignedchardat){unsignedinti,j;for(j=0;j<8;j++){Desport=0; //每寫入一位數(shù)據(jù)之前先把總線拉低1usi++;Desport=dat&0x01;//然后寫入一個數(shù)據(jù)，從最低位開始i=6;while(i--);//延時68us，持續(xù)時間最少60usDesport=1;//然后釋放總線，至少1us給總線恢復(fù)時間才能接著寫入第二個數(shù)值dat>>=1;3.4DS18B20讀周期讀周期是從主機把單總線拉低1微秒之后就得釋放單總線為高電平，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。作為從機DS18B20在檢測到總線被拉低1微秒后，便開始送出數(shù)據(jù)，若是要送出0就把總線拉為低電平直到讀周期結(jié)束。若要送出1則釋放總線為高電平。主機在一開始拉低總線1微秒后釋放總線，然后在包括前面的拉低總線電平1微秒在內(nèi)的15微秒時間內(nèi)完成對總線進行采樣檢測，采樣期內(nèi)總線為低電平則確認為0。采樣期內(nèi)總線為高電平則確認為1。完成一個讀時序過程至少需要60微秒才能完成。其讀周期的時序圖如圖7所示。圖7DS18B20讀周期時序圖/**********************************************************"""""""""**********函數(shù)名 ：Ds18b20ReadByte*函數(shù)功能：讀取一個字節(jié)*輸入 ：com*輸出 ：無“““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““*******************************************************"""""""""/*********unsignedcharDs18b20ReadByte(){unsignedcharbyte,bi;unsignedinti,j;for(j=8;j>0;j--){Dsport=0;//先將總線拉低1usi++;Dsport=1;//然后釋放總線i++;i++;//延時6us等待數(shù)據(jù)穩(wěn)定bi=Dsport;//讀取數(shù)據(jù)，從最低位開始讀取byte=(byte>>1)|(bi<<7);/*將byte左移一位，然后與上右移7位后的bi，注意移動之后移掉那位補0。*/i=4; 〃讀取完之后等待48us再接著讀取下一個數(shù)while(i--);}returnbyte;}3.5溫度讀取程序簡單的讀取溫度值的步驟如下：跳過ROM操作---發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令---跳過ROM操作---發(fā)送讀取溫度命令讀取溫度值溫度轉(zhuǎn)換指令：/""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""/******************************************************""""""*******函數(shù)名 ：Ds18b20ChangTemp*函數(shù)功能：讓18b20開始轉(zhuǎn)換溫度*輸入 ：com*輸出 ：無“““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““************************************************************/voidDs18b20ChangTemp(){Ds18b20Init();Delay1ms(1);Ds18b20WriteByte(0xcc); //跳過ROM操作命令Ds18b20WriteByte(0x44); //溫度轉(zhuǎn)換命令Delay1ms(100);}溫度讀取指令/""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""/******************************************************""""""*******函數(shù)名 ：Ds18b20ReadTempCom*函數(shù)功能：發(fā)送讀取溫度命令*輸入 ：com*輸出 ：無“““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““************************************************************/voidDs18b20ReadTempCom(){Ds18b20Init();Delay1ms(1);Ds18b20WriteByte(0xcc);//跳過ROM操作命令Ds18b20WriteByte(0xbe);//發(fā)送讀取溫度命令}（3）讀取溫度:/""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""/******************************************************"""""""""""""""""""********************函數(shù)名 ：Ds18b20ReadTemp*函數(shù)功能：讀取溫度*輸入 ：com*輸出 ：無“““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““*******************************************************""""""""""""""""""/******************intDs18b20ReadTemp(){unsignedinttemp=0;unsignedchartmh,tml;Ds18b20ChangTemp();//先寫入轉(zhuǎn)換命令Ds18b20ReadTempCom();//然后等待轉(zhuǎn)換完后發(fā)送讀取溫度命令tml二Ds18b20ReadByte();//讀取溫度值共16位，先讀低字節(jié)tmh=Ds18b20ReadByte();//再讀高字節(jié)temp二tmh;temp<<=8;temp|=tml;returntemp;顯示模塊程序設(shè)計4.1LCD1602初始化表1LCD1602指令表指令碼功能00001DCBD=1開顯示； D=0關(guān)顯示C-1顯示光標；C-0不顯示光標B=1光標閃爍；B-0光標不顯示000001NSN-1當讀或?qū)懸粋€字符后地址指針加一，且光標加一N-0當讀或?qū)懸粋€字符后地址指針減一，且光標減一S-1當寫一個字符時，整屏顯示左移(N-1)或右移(N-0),以得到光標不移動而屏幕移動的效果S-0當寫一個字符，整屏顯示不移動01H顯示清屏：所有顯示清零80H+地址碼(0-27H，40H-67H)設(shè)置數(shù)據(jù)地址/""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""/******************************************************““““““““““***********函數(shù)名:LcdInit()*函數(shù)功能:初始化LCD屏*輸入:無*輸出:無"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""*******************************************************"""""""""/*********voidLcdInit() //LCD初始化子程序{LcdWriteCom(0x38);//設(shè)置顯示模式LcdWriteCom(0x0c);//開顯示不顯示光標，光標不閃爍LcdWriteCom(0x06);//寫一個指針加1LcdWriteCom(0x01);//清屏LcdWriteCom(0x80);//設(shè)置數(shù)據(jù)指針起點}4.2LCD1602寫周期時序圖如圖8所示，RS=0為寫命令，RS=1為寫數(shù)據(jù)。在寫周期，R/W=0，E為寫數(shù)據(jù)或命令使能輸入。圖8LCD1602寫時序圖寫命令：/*****************************************************************函數(shù)名 ：LcdWriteCom*函數(shù)功能：向LCD寫入一個字節(jié)的命令*輸入 ：com*輸出 ：無****************************************************************voidLcdWriteCom(unsignedcharcom) //寫入命令{RS=0;RW=0;GPIO_LCD=com;Delay1ms(10);E=1;Delay1ms(10);E=0;}寫數(shù)據(jù)/""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""/******************************************************""""""""""""""""""""*********************函數(shù)名 ：LcdWriteData*函數(shù)功能：向LCD寫入一個字節(jié)的數(shù)據(jù)*輸入 ：dat*輸出 ：無“““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““*******************************************************"""""""""""""""""""/*******************voidLcdWriteData(unsignedchardat) //寫入數(shù)據(jù){RS=1;RW=0;GPIO_LCD=dat;Delay1ms(10);E=1;Delay1ms(10);E=0;定時模塊程序設(shè)計定時/計數(shù)器實質(zhì)上是一個加1計數(shù)器。它隨著計數(shù)器的輸入脈沖進行自加1,也就是每來一個脈沖，計數(shù)器就自動加1,當加到計數(shù)器為全1時，再輸入一個脈沖就使計數(shù)器回零，且計數(shù)器的溢出使相應(yīng)的中斷標志位置1，向CPU發(fā)出中斷請求（定時/計數(shù)器中斷允許時）。如果定時7計數(shù)器工作于定時模式，則表示定時時間已到；如果工作于計數(shù)模式，則表示計數(shù)值已滿。與定時器相關(guān)的寄存器如下:TCOND7D6D5D4D3D2D1D0功能TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TF1和TF0：T1和T0的溢出標志位，溢出后由硬件自動置1發(fā)出定時器中斷請求。中斷響應(yīng)后標志位自動清零。IE1和IE0：INT1和INT0的標志位，引腳狀態(tài)變化后由硬件自動置1發(fā)出外部中斷請求，中斷響應(yīng)后標志位自動清零。IT1和IT0：INT1和INT0的觸發(fā)方式選擇位。TMODD7D6D5D4D3D2D1D0功能GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0GATE：門控制為0時僅有運行控制位TRx來控制定時/計數(shù)器的開啟。為1時由TRx和外部中斷脈沖計數(shù)。（用于計算外部中斷負跳

變的次數(shù)）C/T:計數(shù)器模式和定時器模式選擇為0時選擇定時器模式，為1時選為計數(shù)器模式。方式1的計數(shù)位數(shù)是16位，由TL0作為低8位、TH0作為高8位，TCOND0D7組成了16TCOND0D7組成了16位加1計數(shù)器。如圖9所示。圖9定時器模式1示意圖5.1定時器設(shè)置/**************************************************************************函數(shù)名:Timer函數(shù)功能:設(shè)置定時器并開始計時:無輸入輸出:無**************************************************************************voidTimer(){TMOD=0X01;//定時器選擇工作模式1TH0=0x3C; //定時器賦初值TL0=0xB0;//定時50msEA=1; //開啟中斷ET0=1;//開啟定時器中斷TR0=1;//啟動定時器}5.2定時器中斷子程序定時器中斷子程序完成的功能有：定時器重新賦初值；統(tǒng)計中斷次數(shù)，并在LCD上顯示剩余時間；判斷是否達到定時終點以啟動蜂鳴器。/""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""/******************************************************""""""""""""""""""""*********************函數(shù)名 ：Timer0()interrupt1*函數(shù)功能 ：設(shè)置定時器中斷執(zhí)行程序，LCD顯示定時剩余時間*輸入 ：無*輸出 ：無“““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““*******************************************************"""""""""""""""""""/*******************/voidTimer0()interrupt1{TH0=0x3C;TL0=0xB0;//定時器重新賦值Time++;k++;//中斷次數(shù)計數(shù)if(k==20)//20次中斷，即1s{LCDwritecom(0xc2);LCDwritedat('0'+(--j)/10);LCDwritedat('0'+(j)%10);//定時顯示剩余時間k=0;}if(Time==full)//判斷是否達到定時時間{for(i=0;i<100;i++){sound=1;//啟用無源蜂鳴器Delay1ms(1);sound=0;Delay1ms(1);

}Time=0;j=full/20;//計數(shù)初始化}}中斷模塊程序設(shè)計中斷是指CPU在執(zhí)行當前程序的過程中，由于某種隨機出現(xiàn)的外設(shè)請求或CPU內(nèi)部的異常事件，使CPU暫停正在執(zhí)行的程序而轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的服務(wù)處理程序；當服務(wù)處理程序運行完畢后，CPU再返回到暫停處繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。51單片機的中斷系統(tǒng)如圖10所示。InQTOTPFiIIIXInQTOTPFiIIIXRX中聒櫬志高繳中都諧或康低^中斷請求WuD，「D圖10中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖6.1外部中斷設(shè)置

/""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""/******************************************************""""""""""""""""""""********************函數(shù)名:IntConfiguration()函數(shù)功能函數(shù)名:IntConfiguration()函數(shù)功能:設(shè)置外部中斷:無輸入輸出:無“““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““*******************************************************"""""""""""""""""""/*******************voidIntConfiguration()IT0=1;//外部中斷0跳變沿觸發(fā)方式（下降沿）EX0=1;//打開INT0的中斷允許。EA=1;//打開總中斷6.2鍵盤掃描中斷子程序中斷程序完成的功能有:（1）判斷按鍵是否按下;（2）執(zhí)行對應(yīng)按鍵的功能。/""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""******************************************************""""""""""""""""""""*********************函數(shù)名:Scankey()*函數(shù)功能 ：鍵盤掃描，并執(zhí)行對應(yīng)按鍵的程序*輸入 ：無*輸出 ：無"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""*******************************************************"""""""""""""""""""/*******************voidScankey(){if(key1==0) 〃判斷按鍵是否按下{Delay1ms(10);//延時消抖if(key1==0) 〃判斷按鍵是否按下{for(;;){if(key1==0)continue;elsebreak;}for(;;){while(key1==0); //檢測按鍵是否松開if(key1==0)continue;elsebreak;……. //執(zhí)行對應(yīng)按鍵的程序

整體編程的實現(xiàn) lfiH