基于單片機+藍牙的DS18B20與HCSRO4源程序與詳細說明

ID:625855 · 發表于 2019-10-19 19:59

基于DS18B20溫度傳感器的HC-SR04超聲波模塊與溫度報警的藍牙連接

一：前言：

這個小項目算是我硬件學習的入門吧，我把其中的問題與大家分享一下，同樣作為入門的一員

功能：（1）基于溫度值算出聲速從而計算障礙物的距離

（2）設定額定溫度，超過額定溫度五次發出警告

效果圖：

發送“99”后，重置輸入合法溫度值后，Distance為0是因為前方無障礙

二：項目的簡單介紹

這個工程總共分為四個模塊：顯示模塊1602；溫度模塊DS18B20；；超聲波模塊HC- SR04;

藍牙模塊HC-06;

顯示模塊1602，大家應該都比較清晰，這里不做過多描述。

附錄代碼：

#include<reg52.h> // 由于液晶我們這里只寫不讀，所以RW直接接地
sbit dula = P2^;
sbit wela =P2^; // 倆鎖存器，觀看各自原理圖是否有
sbit RS = P3^;
sbit LCDEN =P3^; // RS與lcden接口
void writeComm(ucharcomm) // 寫指令
{
RS = 0;
P0 = comm;
LCDEN = 1;
delayMs(1);
LCDEN = 0;
delayMs(1);
}
void writeData(uchardat) //寫數據:RS=1, RW=0;
{
RS = 1;
P0 = dat;
LCDEN = 1;
delayMs(1);
LCDEN = 0;
delayMs(1);
}
void init()
{
dula = wela = 0;
writeComm(0x38);
writeComm(0x0c);
writeComm(0x06);
writeComm(0x01);
}

復制代碼

溫度模塊：DS18B20模塊，不過多描述，想要說一下負溫度的計算與讀取，網上資料也比較多一些。首先要了解，LS（低字節）的高四位和 MS（高字節）的低四位共8個字節構成了實際的一個帶符號位的字節數據可以表示18B20的溫度范圍。MS的高四位為符號為的擴展，當溫度值為正時MS高5位全為0，溫度值為負時全為1。

第一種：讀取的溫度為負數時，MS高五位全1，我們已經得到十六位數據value,

如果value<0x0fff,則為正，反之為負數

第二種：Hvalue&0x1f==1,為負溫度，Hvalue為MS；

代碼如下：

sbit ds = P2^;
uintdealcount=0;
// 一次計算超出額定溫度的次數，初始化為0，與藍牙模塊相關，超過額定溫度5次，向手機發出告警信號
Uint temp_flag // 設置溫度符號的判斷符
void dsInit()
{
unsigned int i;
ds = 0;
i = 100;
while(i>0) i--;
ds = 1;
i = 4;
while(i>0) i--;
}
void dsWait()
{
unsigned int i;
while(ds);
while(~ds);
i = 4;
while(i > 0)
i--;
}
bitreadBit() //讀一位
{
unsigned int i;
bit b;
ds = 0;
i++;
ds = 1;
i++;
i++;
b = ds;
i = 8;
while(i>0) i--;
return b;
}
unsigned char readByte() //讀一字節
{
unsigned int i;
unsigned char j, dat;
dat = 0;
for(i=0; i<8; i++)
{
j = readBit();
dat = (j << 7) | (dat >>1);
}
return dat;
}
voidwriteByte(unsigned char dat)
{
unsigned int i;
unsigned char j;
bit b;
for(j = 0; j < 8; j++)
{
b = dat & 0x01; //一位一位判別0，1
dat >>= 1; // dat右移一位
if(b) //寫0，寫1操作時序
{
ds = 0;
i++;
i++;
ds = 1;
i = 8;
while(i>0) i--;
}
else
{
ds = 0;
i = 8;
while(i>0) i--;
ds = 1;
i++;
i++;
}
}
}
intgetTmpValue()
{
unsigned int tmpvalue;
int value;
float t;
unsigned char low, high;
sendReadCmd();
low = readByte();
high = readByte();
tmpvalue = high;
tmpvalue <<= 8;
tmpvalue |= low;
if（tmpvalue<0x0fff）
{
value=tmpvalue;
temp_flag=0; //0為正
}
else{
value=~tmpvalue+1；
temp_flag=1;
}
t = value * 0.0625;
value = t * 100 + (value > 0 ? 0.5 :-0.5);
return value;
}
voidsendChangeCmd() // 初始化
{
dsInit();
dsWait();
delayMs(1);
writeByte(0xcc);
writeByte(0x44);
}
voidsendReadCmd() // 讀溫度
{
dsInit();
dsWait();
delayMs(1);
writeByte(0xcc);
writeByte(0xbe);
}

復制代碼

超聲波模塊：HC-SR04模塊

具體可以看模塊說明書

附錄代碼，主要看注釋

sbit input=P1^ ; //Echo引腳
sbit output=P1^ ; //Trig引腳
uint count,distance; // distance距離，count計算多少ms
void HC_prepare() //模塊的準備工作
{
output=1;
input=1;
count=0;
distance=0;
}
void trig_init() //Trig引腳發出觸發信號
{
output=1;
delayUs();
output=0;
}
void measure(int temp) //根據溫度測距，算出大概的聲速
{
uint h,l;
uint y;
TR0=1; //打開定時器0
while(input)
{
;
}
TR0=0; //Exho引腳返回高電平持續的時間
l=TL0; //低四位賦值
h=TH0; //高四位賦值
y=(h<<8)+l;
y=y-0xfc66; //減去定時期初值
distance=y+1000*count; //得到ms
TL0=0x66;
TH0=0xfc; //定時器重新賦值
delayMs(10);
distance=(331.45+0.61*temp)*distance/20000; //根據不同需求修改
}
void display(int v) // v為DS18B20已經測出的value
{
unsigned char b,c,d,e;
unsigned char count;
unsigned char datas[] = {0, 0, 0, 0, 0};
unsigned int tmp v;
int xz_temp;
//設置倆位數的溫度(去掉小數后測量的溫度)
datas[0] = tmp / 10000;
datas[1] = tmp % 10000 / 1000;
datas[2] = tmp % 1000 / 100;
datas[3] = tmp % 100 / 10;
datas[4] = tmp % 10;
xz_temp=10*datas[1]+datas[2];
if(xz_temp>set_temp)
dealcount++; //溫度大于設置的預警溫度，進行一次加一
writeComm(0x80+0x40); //液晶地址為第二行
uart_sendstr(table1);
delayMs(15); //延時，可能發送不完全，可以自己調整
if (temp_flag==1) //判斷符號位
{
writeData('-'); //液晶寫數據
uart_senddata('-'); //藍牙發送數據，
}
else
{
writeData('+');
uart_senddata('+');
}
if(datas[0] != 0)
{
writeData('0'+datas[0]);
uart_senddata(datas[0]+0x30);
}
for(count = 1; count != 5; count++)
{
writeData('0'+datas[count]);
uart_senddata(datas[count]+0x30);
if(count == 2)
{
writeData('.');
uart_senddata('.');
}
}
uart_senddata(0x20);
uart_senddata(0x20); //0x20為空，0x2e為‘.’
writeComm(0xc0+8);
b=distance/1000;
c=distance/100%10;
d=distance/10%10;
e=distance%10;
uart_sendstr(table2);
delayMs(15); //延時
writeData('0'+b);
uart_senddata(b+0x30);
writeData('0'+c);
uart_senddata(c+0x30);
writeData('0'+d);
uart_senddata(d+0x30);
writeData('.');
uart_senddata('.');
writeData('0'+e);
uart_senddata(e+0x30);
writeData('c');
uart_senddata('c');
writeData('m');
uart_senddata('m');
delayMs(15);
}

復制代碼

其中要了解的基礎知識點：

(1)‘\0’與‘0’

1)’\0’,就是空字符，代表字符串結束的標志。對應的ASCLL碼是0（NULL）

2)’0’,字符常量，表示字符0，對應的ASCLL碼是48，也就是0x30

(2)單片機內不同進制數計算

運算時機器都是轉換為二進制計算，所以書寫沒有必要轉換為統一的進制表達

藍牙模塊：HC-06

主要介紹見代碼，AT指令集可以查使用手冊

void init_uart_and_HC() // 串口與HC模塊的初始化
{
TMOD=0X21; //設置定時器模式
PCON=0X00; //設置電源寄存管理器
SCON=0x50; //串行口控制管理器
TH1=0XFD;
TL1=0XFD;
//設定9600波特率
TH0=0XFC;
TL0=0X66;
//對HC-SR04所用定時器賦初值
TR1=1;
ET0=1;
EA=1;
ES=1;
}
void uart_senddata(char dat) // 串口發送單位數據
{
ES=0;
SBUF=dat;
while(!TI);
TI=0;
ES=1;
}
void uart_sendstr(char *p) // 串口發送字符串
{
ES=0;
do
{
uart_senddata(*p);
}
while(*p++!='\0');
ES=1;
}
void delayUs()
{
_nop_();
}
void delayMs(uint a)
{
uint i, j;
for(i = a; i > 0; i--)
for(j = 110; j > 0; j--);
}

復制代碼

主函數：

#include <reg52.H>
#include <intrins.H>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar flag=0,mode; //flag表示輸入合法，mode表示發出指令
uchar b[]="ERROR"; //超出額定溫度五次
uchar c[]="OKreset"; //輸入“99”后發送
uchar receive_com[2]; //接收字符組
uchar index=0; //接收字符組的索引
uchar init_temp[]="Set yourtemp:";
uchar table1[]="temp: ";
uchar table2[]="Distance:";
int set_temp;
void main()
{
int temp;
init();
init_uart_and_HC();
writeComm(0x80);
sendChangeCmd();
if(flag==0)
{
uart_sendstr(init_temp);
while(!mode)
{
;
// 表示人為有響應，只有藍牙接收到數據才會啟動
}
}
while(flag==1) // 輸入合法的溫度執行
{
writeString(table1,7);
writeString(table2,9);
HC_prepare();
temp=getTmpValue();
trig_init();
while(input==0)
{
;
}
measure(temp);
display(temp);
uart_senddata('\r');
uart_senddata('\n');
if(dealcount==5)
{
uart_sendstr(b);
BEEP(); //延時2.5s，這里可以自己修改
dealcount=0;
}
sendChangeCmd();
HC_prepare();
}
mode=0; //若跳出while循環，說明接收到了，重置信號
dealcount=0; // 將超出額定溫度的計數置0
}
void t0() interrupt 1
{
TL0 = 0x66;
TH0 = 0xfc;
count++; //溢出為1ms
if(count == 18)//超聲波回聲脈寬最多18ms
{
TR0 =0;
TL0 = 0x66;
TH0 = 0xfc;
count = 0;
}
}
void ser() interrupt 4
{
RI=0;
receive_com[index]=SBUF;
index++;
if(index==2) //整點溫度值輸入，當為2位時進入執行
{
index=0; //重置index
set_temp=(receive_com[0]-0x30)*10+receive_com[1]-0x30;
//將字符計算為整數值
if(set_temp==99) //99為重置值
{
flag=0;
uart_sendstr(&c);
uart_senddata('\r');
uart_senddata('\n');
//發送回車換行
}
if(set_temp!=99) //正常輸入時
{
uart_sendstr(receive_com);
uart_senddata('\r');
uart_senddata('\n');
flag=1; //置flag為1
}
mode=1; //mode置1，表示有輸入，表示人為響應
}
}

復制代碼

整體思想：

（1） mode,flag為主要參數，mode決定是否進入運行，是否響應

（2）對輸送數據的發送接收要清晰

可以改進的幾點：

（1）設定溫度可以到小數點后倆位，提高精確度，只需要加一個判斷小數點的函數

（2）可以將功能提高一些，比如判斷距離或其他

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