基于51單片機的溫度報警系統(tǒng)設(shè)計

ID:856329 · 發(fā)表于 2022-3-18 10:19

設(shè)計中有很多不完善的地方，歡迎各位大佬指正。演示視頻：https://www.bilibili.com/video/BV1CS4y1u7s6?share_source=copy_web

利用單片機、DS18B20溫度傳感器、數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器設(shè)計。編程時考慮數(shù)碼需要一直掃描，按鍵也需要一直掃描，DS18B20實時讀取溫度也需要實時掃描，這三個都放到主函數(shù)的while循環(huán)中，由于溫度讀取轉(zhuǎn)換時間比較長，數(shù)碼管就會一直閃爍。另外數(shù)碼管和按鍵都再主函數(shù)中掃描，按鍵按下時數(shù)碼管會熄滅。

最后，在一個定時器中斷中掃描數(shù)碼管，另一個定時器中斷讀取溫，主函數(shù)主要掃描按鍵和判斷溫度值是否超過上下限。

經(jīng)過不斷調(diào)試終于實現(xiàn)了所有的功能。

功能說明：

1.數(shù)碼管默認(rèn)顯示當(dāng)前溫度。默認(rèn)上限30℃，下限22℃

2.當(dāng)溫度高于上限，蜂鳴器報警，紅色LED點亮；低于下限，蜂

鳴器報警，藍(lán)色LED點亮。

3.第一次點擊'設(shè)置'按鍵，數(shù)碼管第一位顯示H，此時點擊'加'

'減'按鍵,調(diào)節(jié)溫度上限值。

第二次點擊'設(shè)置'按鍵，數(shù)碼管第一位顯示L，此時點擊'加'

'減'按鍵,調(diào)節(jié)溫度下限值。

注意：在調(diào)節(jié)溫度上下限過程中，溫度報警關(guān)閉。

第三次點擊'設(shè)置'按鍵，退出設(shè)置狀態(tài)，打開溫度報警。

4.溫度傳感器測溫范圍：-55—128℃。

溫度上下限調(diào)節(jié)范圍：-55—128℃。

主函數(shù) 單片機代碼如下：

/******************************************************************************
* 單片機溫度報警系統(tǒng)
*******************************************************************************/
#include <reg52.h>
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "DS18B20.h"
#define uchar unsigned char //對數(shù)據(jù)類型定義
#define uint unsigned int
/****************************端口定義******************************************/
sbit D1=P2^4;
sbit D2=P2^6;
sbit D3=P2^5;
sbit D4=P2^7;
sbit Beep=P1^6; //蜂鳴器
sbit LED_G=P1^2; //綠色LED端口
sbit LED_B=P1^0; //藍(lán)色LED端口
sbit LED_R=P1^1; //紅色LED端口
/****************************定義變量******************************************/
uchar KeyValve=0; //按鍵值
float Temp=20.0; //溫度變量
float TH=30.0; //溫度上限
float TL=22.0; //溫度下限
uint Time_Count=1; //定時器0中斷次數(shù)
uchar Temp_Str[4]; //數(shù)組變量存放溫度數(shù)據(jù)
uchar Set_Mode=0; //設(shè)置模式
uchar SMG_Data[4]={0,0,0,0}; //存放數(shù)碼管的各個位的值
uchar code smgduan[]={ //共陽極數(shù)碼管段碼
0xc0, //0,0
0xf9, //1,1
0xa4, //2,2
0xb0, //3,3
0x99, //4,4
0x92, //5,5
0x82, //6,6
0xf8, //7,7
0x80, //8,8
0x90, //9,9
0x88, //10,A
0x83, //11,b
0xc6, //12,C
0xa1, //13,d
0x86, //14,E
0x8e, //15,F
0xff, //16,
0xbf, //17,
0x89, //18,H
0xc7 //19,L
};
/*****************************************************************************/
/***************************函數(shù)聲明******************************************/
void Timer_Init(); //定時器初始化
void Temp_T(float t); //溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)
/******************************************************************************
* 函數(shù) 名 : 主函數(shù)
* 函數(shù)功能 :
* 輸入 : 無
* 輸出 : 無
*******************************************************************************/
void main()
{
DS18B20_Init(); //溫度傳感器初始化
Timer_Init(); //定時器初始化
Delay_Ms(100);
while(1)
{
/***********按鍵掃描程序**************/
KeyValve=Key_Check(); //掃描按鍵
if(KeyValve!=0) //判斷按鍵是否按下
{
switch(KeyValve) //判斷按鍵值，并處理
{
case 1: //溫度上限/下限設(shè)置
{
if(Set_Mode<2)
Set_Mode++;
else
Set_Mode=0;
Delay_Ms(200);
}
break;
case 2: //按鍵加
{
if((Set_Mode==1)&&(TH<128.0)) //限制溫度上限小于128℃
TH=TH+1.0; //溫度上限加一
if((Set_Mode==2)&&(TL<TH)) //限制溫度下限小于溫度上限
TL=TL+1.0; //溫度下限加一
Delay_Ms(200);
}
break;
case 3: //按鍵減
{
if((Set_Mode==1)&&(TH>TL)) //限制溫度上限大于溫度下限
TH=TH-1.0; //溫度上限減一
if((Set_Mode==2)&&(TL>-55.0)) //限制溫度下限大于-55℃
TL=TL-1.0; //溫度下限減一
Delay_Ms(200);
}
break;
}
}
/***********溫度上下限判斷報警程序**************/
if(Set_Mode==0)
{
if(Temp>TH)
{
LED_R=0; //紅燈點亮
LED_B=1; //藍(lán)燈熄滅
LED_G=1;
Beep=0; //蜂鳴器報警
}
else if(Temp<TL)
{
LED_R=1; //紅燈熄滅
LED_B=0; //藍(lán)燈點亮
LED_G=1;
Beep=0; //蜂鳴器報警
}
else
{
LED_R=1; //紅燈熄滅
LED_B=1; //藍(lán)燈熄滅
LED_G=0;
Beep=1;
}
}
else
Beep=1;
}
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù) 名 : Temp_T(float t)
* 函數(shù)功能 : 溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)：將溫度值放到數(shù)組中，便于顯示
* 輸入 : t
* 輸出 : 無
*******************************************************************************/
void Temp_T(float t)
{
if(Set_Mode==0)
{
t=t*10.0; //放大十倍
if(t>=0) //正溫度
{
if(((int)t/1000)==0)
SMG_Data[0]=16;
else
SMG_Data[0]=(int)t/1000; //提取溫度百、十、個位
SMG_Data[1]=((int)t%1000)/100;
SMG_Data[2]=((int)t%100)/10;
SMG_Data[3]=(int)t%10;
}
else //負(fù)溫度
{
t=-t; //將負(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換為正數(shù)
SMG_Data[0]=17; //顯示“—”號
SMG_Data[1]=(int)t/100; //提取溫度個、十位
SMG_Data[2]=((int)t%100)/10;
SMG_Data[3]=(int)t%10;
}
}
else
{
if(Set_Mode==1)
SMG_Data[0]=18; //數(shù)碼管第一位顯示H
if(Set_Mode==2)
SMG_Data[0]=19; //數(shù)碼管第一位顯示L
if(t>=0) //正溫度
{
SMG_Data[1]=(int)t/100; //提取溫度百、十、個位
SMG_Data[2]=((int)t%100)/10;
SMG_Data[3]=(int)t%10;
}
else //負(fù)溫度
{
t=-t; //將負(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換為正數(shù)
SMG_Data[1]=17; //顯示“—”號
SMG_Data[2]=((int)t%100)/10; //提取溫度個、十位
SMG_Data[3]=(int)t%10;
t=-t; //將溫度恢復(fù)
}
}
}
/*****************************************************************************
* 函數(shù) 名 : Timer_Init
* 函數(shù)功能 : 定時器初始化
* 輸入 : 無
* 輸出 : 無
*****************************************************************************/
void Timer_Init()
{
TMOD=0x11; //打開定時器0，工作方式1。
TH0=0xff; //給定時器0賦初值，定時200us （65536-200）/256 （65536-200）%256
TL0=0x38;
TH1=0xc5; //定時60ms
TL1=0x68;
ET0=1; //打開定時器0中斷允許
ET1=1; //打開定時器1中斷允許
TR0=1; //打開定時器0
TR1=1; //打開定時器1
PT1=1; //高優(yōu)先級
EA=1; //打開總中斷
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù) 名 : void Timer0() interrupt 1
* 函數(shù)功能 : 定時器0中斷函數(shù)
* 輸入 : 無
* 輸出 : 無
*******************************************************************************/
void Timer0() interrupt 1
{
TH0=0xff; //給定時器賦初值，定時
TL0=0x38;
if(Time_Count%2==0)
{
switch(Time_Count%8) //位選，選擇點亮的數(shù)碼管，
{
case(0):
D1=0;
D2=1;
D3=1;
D4=1;
break;//顯示第0位
case(2):
D1=1;
D2=0;
D3=1;
D4=1;
break;//顯示第1位
case(4):
D1=1;
D2=1;
D3=0;
D4=1;
break;//顯示第2位
case(6):
D1=1;
D2=1;
D3=1;
D4=0;
break;//顯示第3位
}
if((Set_Mode==0)&&(Time_Count%8==4))
P0=smgduan[SMG_Data[(Time_Count%8)/2]]-0x80;//顯示小數(shù)點
P0=smgduan[SMG_Data[(Time_Count%8)/2]];//發(fā)送段碼
}
if(Time_Count%2==1)
{
P0=0xff;//消隱
}
Time_Count++;
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù) 名 : void Timer1() interrupt 3
* 函數(shù)功能 : 定時器1中斷函數(shù)
* 輸入 : 無
* 輸出 : 無
*******************************************************************************/
void Timer1() interrupt 3
{
TH1=0xBB; //定時15ms
TL1=0xa4;
if(Set_Mode==0) //模式0：顯示當(dāng)前為溫度
{
Temp=DS18B20_ReadTemp(); //讀取溫度值
Temp_T(Temp); //溫度轉(zhuǎn)換
}
if(Set_Mode==1) //模式1：顯示溫度上限
Temp_T(TH);
if(Set_Mode==2) //模式2：顯示溫度下限
Temp_T(TL);
Time_Count=0;
}

復(fù)制代碼

DS18B20.c

/******************************************************************************
*文件描述：DS18B20溫度傳感器驅(qū)動文件
*作者：Xiaoyang
*時間：2021.05.30
*******************************************************************************/
#include"DS18B20.h"
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名 : Delay1ms
* 函數(shù)功能 : 延時函數(shù)
* 輸入 : 無
* 輸出 : 無
*******************************************************************************/
void Delay1ms(unsigned int y)
{
unsigned int x;
for(y;y>0;y--)
for(x=110;x>0;x--);
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名 : DS18B20_Init
* 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
*******************************************************************************/
unsigned char DS18B20_Init()
{
unsigned int i;
DQ=0; //將總線拉低480us~960us
i=60;
while(i--);//延時642us
DQ=1; //然后拉高總線，如果DS18B20做出反應(yīng)會將在15us~60us后總線拉低
i=0;
while(DQ) //等待DS18B20拉低總線
{
i++;
if(i>5000)//等待>5MS
return 0;//初始化失敗
}
return 1;//初始化成功
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名 : DS18B20_WriteByte
* 函數(shù)功能 : 向18B20寫入一個字節(jié)
* 輸入 : dat：寫入的字節(jié)
* 輸出 : 無
*******************************************************************************/
void DS18B20_WriteByte(unsigned char dat)
{
unsigned int i,j;
for(j=0;j<8;j++)
{
DQ=0; //每寫入一位數(shù)據(jù)之前先把總線拉低1us
i++;
DQ=dat&0x01; //然后寫入一個數(shù)據(jù)，從最低位開始
i=7;
while(i--); //延時68us，持續(xù)時間最少60us
DQ=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;
}
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名 : DS18B20_ReadByte
* 函數(shù)功能 : 讀取一個字節(jié)
* 輸入 : 無
* 輸出 : 讀取的字節(jié)
*******************************************************************************/
unsigned char DS18B20_ReadByte(void)
{
unsigned char byte,bi;
unsigned int i,j;
for(j=8;j>0;j--)
{
DQ=0;//先將總線拉低1us
i++;
DQ=1;//然后釋放總線
i++;
i++;//延時6us等待數(shù)據(jù)穩(wěn)定
bi=DQ; //讀取數(shù)據(jù)，從最低位開始讀取
/*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。*/
byte=(byte>>1)|(bi<<7);
i=4; //讀取完之后等待48us再接著讀取下一個數(shù)
while(i--);
}
return byte;
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名 : DS18B20_ChangTemp
* 函數(shù)功能 : 讓18b20開始轉(zhuǎn)換溫度
* 輸入 : 無
* 輸出 : 無
*******************************************************************************/
void DS18B20_ChangTemp(void)
{
DS18B20_Init();
Delay1ms(1);
DS18B20_WriteByte(0xcc); //跳過ROM操作命令
DS18B20_WriteByte(0x44); //溫度轉(zhuǎn)換命令
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名 : DS18B20_ReadTempCom
* 函數(shù)功能 : 發(fā)送讀取溫度命令
* 輸入 : 無
* 輸出 : 無
*******************************************************************************/
void DS18B20_ReadTempCom(void)
{
DS18B20_Init();
Delay1ms(1);
DS18B20_WriteByte(0xcc); //跳過ROM操作命令
DS18B20_WriteByte(0xbe); //發(fā)送讀取溫度命令
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名 : DS18B20_ReadTemp
* 函數(shù)功能 : 讀取溫度
* 輸入 : 無
* 輸出 : 溫度值
*******************************************************************************/
float DS18B20_ReadTemp(void)
{
int temp=0;
float temp1;
unsigned char tmh,tml;
DS18B20_ChangTemp(); //先寫入轉(zhuǎn)換命令
DS18B20_ReadTempCom(); //然后等待轉(zhuǎn)換完后發(fā)送讀取溫度命令
tml=DS18B20_ReadByte(); //讀取溫度值共16位，先讀低字節(jié)
tmh=DS18B20_ReadByte(); //再讀高字節(jié)
temp=tmh;
temp<<=8;
temp|=tml;
if (temp<0) //溫度為負(fù)數(shù)
{
temp = temp-1;
temp1 =~temp;
temp1 =-temp1*0.0625-0.005;
}
else
{
temp1 = temp;
temp1 = temp1*0.0625+0.005;
}
return temp1;
}

復(fù)制代碼

KEY.C

/******************************************************************************
*文件描述：按鍵驅(qū)動文件
*******************************************************************************/
#include<reg52.h>
#include "key.h"
#include "delay.h"
/*******************************************************************************
* 函數(shù) 名 : Key_Check()
* 函數(shù)功能 : 檢測有獨立按鍵按下并讀取鍵值
* 輸入 : 無
* 輸出 : KeyValue：按鍵值，無按鍵按下返回0
*******************************************************************************/
uchar Key_Check(void)
{
uchar KeyValue=0; //按鍵值初始化為0
if((GPIO_KEY&0x0f)!=0x0f) //讀取高4位，判斷按鍵是否按下
{
Delay_Ms(10); //延時10ms進行消抖
if((GPIO_KEY&0x0f)!=0x0f) //再次檢測鍵盤是否按下
{
switch(GPIO_KEY&0x0f)
{
case(0x0e): KeyValue=1; break;
case(0x0d): KeyValue=2; break;
case(0x0b): KeyValue=3; break;
case(0x07): KeyValue=4; break;
}
}
}
return KeyValue;
}