单片机大作业
潜心 2022-6-12 单片机LCDDS18B20串口通信proteus
这学期学了单片机这门课，收获颇丰。相对于所学的其它课程来说，这门课“硬件”了很多，但学起来也相当有趣，在这里记录下大作业的一道题。题目如下：
使用proteus仿真，单片机甲采集ds18b20温度传感器的温度值，利用LCD显示该值。通过串口将温度值传给单片机乙，利用LCD显示该值。LCD都采用两行显示，第一行显示内容为"temperature:"，第二行显示温度值，温度值显示的具体位数自行定义。
# 分析
这个大作业有3个功能需要实现：
- 采集ds18b20温度传感器的温度值
- 利用LCD显示温度值
- 通过串口通信，将温度值发送给另一个单片机
在这里甲机需要完成3件事
- 采集DS18B20温度传感器的温度值
- 利用LCD显示温度值
- 通过串口将温度值传给乙机
而乙机则需要完成2件事
- 通过串口接收甲机传来的温度值
- 利用LCD显示温度值
# 仿真图
# 甲机
# 乙机
# 编程
# DS18B20相关函数
在DS18B20_GetTemp()函数中，返回值是float类型，同时可以返回负数。
// 初始化
unsigned char DS18B20_INIT() {
unsigned char presencePulse;
DQ = 0;
delay_us(240);
DQ = 1;
delay_us(30);
presencePulse = DQ;
delay_us(250);
return presencePulse;
}
// 写指令
void DS18B20_WriteCmd(unsigned char Rbyte) {
unsigned char i, k=0;
for (i=0; i<8; i++) {
k = Rbyte & 0x01;
if (k == 1) {
DQ = 0;
delay_us(4);
DQ = 1;
delay_us(20);
DQ = 1;
} else {
DQ = 0;
delay_us(30);
DQ = 1;
}
Rbyte = Rbyte >> 1;
}
}
// 读数据
unsigned char DS18B20_ReadData() {
unsigned char i, Data=0;
for (i=0; i<8; i++) {
DQ = 0;
Data = Data >> 1;
DQ = 1;
if (DQ) {
Data = Data | 0x80;
}
delay_us(28);
DQ = 1;
_nop_();
}
return Data;
}
// 获取温度
float DS18B20_GetTemp() {
unsigned char valueLow = 0;
unsigned char valueHigh = 0;
short int temp = 0;
DS18B20_INIT();
DS18B20_WriteCmd(0xcc);
DS18B20_WriteCmd(0x44);
delay_750ms();
DS18B20_INIT();
DS18B20_WriteCmd(0xcc);
DS18B20_WriteCmd(0xbe);
valueLow = DS18B20_ReadData();
valueHigh = DS18B20_ReadData();
temp = valueHigh;
temp = temp<<8;
temp = temp|valueLow;
return 0.0625*temp;
}
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# LCD相关函数
在LCD_INIT()函数中，对LCD分别做如下初始化：
工作方式：8位数据位，2行显示，5*7点阵
输入方式：光标右移，整个屏幕不移动
光标设置：显示光标，但不闪烁
显示设置：在第1行第1个位置开始显示
在LCD_Float2CharArray()函数中，会对float类型的温度值转换为字符数组进行存储，以\0作为结束符
在LCD_Display()函数中，会在LCD的第2行显示温度值，其中0xdf和C是**℃**
// 初始化
void LCD_INIT() {
LCD_WriteCmd(0x38);
LCD_WriteCmd(0x01);
LCD_WriteCmd(0x06);
LCD_WriteCmd(0x0e);
LCD_WriteCmd(0x80);
}
// 读状态
unsigned char LCD_ReadState() {
unsigned char s;
RW=1; RS=0;
E=1; s=P0; E=0;
return s;
}
// 写指令
void LCD_WriteCmd(unsigned char cmd) {
unsigned char i;
do {
i = LCD_ReadState();
i &= 0x80;
} while(i!=0);
RW=0; RS=0;
E=1; P0=cmd; E=0;
delay(200);
}
// 写数据
void LCD_WriteData(unsigned char info) {
unsigned char i;
do {
i = LCD_ReadState();
i &= 0x80;
} while(i!=0);
RW=0; RS=1;
E=1; P0=info; E=0;
delay(200);
}
// 温度：float转为字符数组
void LCD_Float2CharArray(float tempp) {
if (tempp >= 0) {
temp[0] = '+';
} else {
temp[0] = '-';
tempp = tempp * (-1);
}
temp[1] = ' ';
if (tempp >= 10) {
temp[2] = tempp / 10 + 48;
temp[3] = (int)tempp % 10 + 48;
temp[4] = '.';
temp[5] = (tempp - (int)tempp) * 10 + 48;;
temp[6] = '\0';
} else {
temp[2] = (int)tempp % 10 + 48;
temp[3] = '.';
temp[4] = (tempp - (int)tempp) * 10 + 48;;
temp[5] = '\0';
}
}
// 显示温度
void LCD_Display(unsigned char *tempp) {
LCD_WriteCmd(0xC0);
while(*tempp != '\0') {
LCD_WriteData(*tempp++);
delay(200);
}
LCD_WriteData(0xdf); delay(200);
LCD_WriteData('C'); delay(200);
LCD_WriteData(' ');
}
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# 串口通信相关函数
甲机在发送数据时，会首先计算存储温度的字符数组的实际长度，然后将长度发送给乙机，之后在发送字符数组。
乙机在接收数据时，会首先接收字符数组的长度，然后通过for循环再接收温度值，最后添加上\0。
// 发送数据
void SERIAL_Send(unsigned char *tempp) {
unsigned char i, len=0;
while(*tempp++ != '\0') {
len += 1;
}
// 发送数据长度
SBUF = len;
while(TI == 0);
TI = 0;
// 发送数据
for (i=0; i<len; i++) {
SBUF = temp[i];
while(TI == 0);
TI = 0;
}
}
// 接收数据
void SERIAL_Receive() {
unsigned char i, len;
// 接收数据长度
REN = 1;
while(RI == 0);
len = SBUF;
RI = 0;
for (i=0; i<len; i++) {
REN = 1;
while(RI == 0);
temp[i] = SBUF;
RI = 0;
}
temp[len] = '\0';
}
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# 延迟函数
// 2微秒
void delay_us(unsigned char i) {
while(--i);
}
// 750毫秒
void delay_750ms() {
unsigned char i,j,k;
for (i=23; i>0; i--) {
for (j=202; j>0; j--) {
for (k=81; k>0; k--);
}
}
}
// 自定义延迟
void delay(unsigned char t) {
unsigned char i, j;
for (i=0; i<t; i++) {
for (j=0; j<50; j++);
}
}
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# 甲机主函数
甲机首先会在LCD的第1行第1个位置开始，显示temperature:，之后通过DS18B20_GetTemp()获取DS18B20的温度值，然后转为字符数组并从LCD的第2行第1个位置开始显示。
然后通过串口通信，将字符数组传给乙机，最后时刻监视温度值是否有变化，如果变化了则重新显示温度值并将新的温度值发送给乙机。
void main() {
unsigned char i;
float tempp;
unsigned char title[]="temperature:";
P0 = 0xff;
LCD_INIT();
delay(255);
LCD_WriteCmd(0x80);
for(i=0; i<strlen(title); i++) {
LCD_WriteData(title[i]);
delay(200);
}
temperature = DS18B20_GetTemp();
LCD_Float2CharArray(temperature);
LCD_Display(temp);
TMOD = 0x20;
TL1 = 0xf4;
TH1 = 0xf4;
TR1 = 1;
SCON = 0x40;
SERIAL_Send(temp);
while(1) {
tempp = DS18B20_GetTemp();
// 温度有改变
if (abs(tempp*100 - temperature*100) > 0.001) {
temperature = tempp;
LCD_Float2CharArray(temperature);
LCD_Display(temp);
SERIAL_Send(temp);
}
}
}
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# 乙机主函数
乙机首先会在LCD的第1行第1个位置开始，显示temperature:，之后通过串口通信接收来自甲机传来的温度值并从LCD的第2行第1个位置开始显示，最后通过while(1)死循环，一直等待并接收来自甲机的数据并重新显示到LCD上。
void main() {
unsigned char i;
unsigned char title[]="temperature:";
P0 = 0xff;
LCD_INIT();
delay(255);
LCD_WriteCmd(0x80);
for(i=0; i<strlen(title); i++) {
LCD_WriteData(title[i]);
delay(200);
}
TMOD = 0x20;
TL1 = 0xf4;
TH1 = 0xf4;
TR1 = 1;
SCON = 0x40;
SERIAL_Receive();
LCD_Display(temp);
while(1) {
SERIAL_Receive();
LCD_Display(temp);
}
}
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# 源码
# 甲机
/*
甲机需要完成3件事
1. 采集DS18B20温度传感器的温度值
2. 利用LCD显示温度值
3. 通过串口将温度值传给乙机
*/
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
sbit RS = P1^0;
sbit RW = P1^1;
sbit E = P2^5;
sbit DQ = P2^0;
float temperature = 0; // 温度
unsigned char temp[16]; // 温度
// DS18B20相关函数
unsigned char DS18B20_INIT(); // 初始化
void DS18B20_WriteCmd(unsigned char Rbyte); // 写指令
unsigned char DS18B20_ReadData(); // 读数据
float DS18B20_GetTemp(); // 获取温度
// LCD相关函数
void LCD_INIT(); // 初始化
unsigned char LCD_ReadState(); // 读状态
void LCD_WriteCmd(unsigned char cmd); // 写指令
void LCD_WriteData(unsigned char info); // 写数据
void LCD_Float2CharArray(float tempp); // 温度：float转为字符数组
void LCD_Display(unsigned char *tempp); // 显示温度
// 串口通信相关函数
void SERIAL_Send(unsigned char *tempp); // 发送数据
// 延迟函数
void delay_us(unsigned char i); // 2微秒
void delay_750ms(); // 750毫秒
void delay(unsigned char t); // 自定义延迟
void main() {
unsigned char i;
float tempp;
unsigned char title[]="temperature:";
P0 = 0xff;
LCD_INIT();
delay(255);
LCD_WriteCmd(0x80);
for(i=0; i<strlen(title); i++) {
LCD_WriteData(title[i]);
delay(200);
}
temperature = DS18B20_GetTemp();
LCD_Float2CharArray(temperature);
LCD_Display(temp);
TMOD = 0x20;
TL1 = 0xf4;
TH1 = 0xf4;
TR1 = 1;
SCON = 0x40;
SERIAL_Send(temp);
while(1) {
tempp = DS18B20_GetTemp();
// 温度有改变
if (abs(tempp*100 - temperature*100) > 0.001) {
temperature = tempp;
LCD_Float2CharArray(temperature);
LCD_Display(temp);
SERIAL_Send(temp);
}
}
}
// ----------------DS18B20相关函数--------------------
// 初始化
unsigned char DS18B20_INIT() {
unsigned char presencePulse;
DQ = 0;
delay_us(240);
DQ = 1;
delay_us(30);
presencePulse = DQ;
delay_us(250);
return presencePulse;
}
// 写指令
void DS18B20_WriteCmd(unsigned char Rbyte) {
unsigned char i, k=0;
for (i=0; i<8; i++) {
k = Rbyte & 0x01;
if (k == 1) {
DQ = 0;
delay_us(4);
DQ = 1;
delay_us(20);
DQ = 1;
} else {
DQ = 0;
delay_us(30);
DQ = 1;
}
Rbyte = Rbyte >> 1;
}
}
// 读数据
unsigned char DS18B20_ReadData() {
unsigned char i, Data=0;
for (i=0; i<8; i++) {
DQ = 0;
Data = Data >> 1;
DQ = 1;
if (DQ) {
Data = Data | 0x80;
}
delay_us(28);
DQ = 1;
_nop_();
}
return Data;
}
// 获取温度
float DS18B20_GetTemp() {
unsigned char valueLow = 0;
unsigned char valueHigh = 0;
short int temp = 0;
DS18B20_INIT();
DS18B20_WriteCmd(0xcc);
DS18B20_WriteCmd(0x44);
delay_750ms();
DS18B20_INIT();
DS18B20_WriteCmd(0xcc);
DS18B20_WriteCmd(0xbe);
valueLow = DS18B20_ReadData();
valueHigh = DS18B20_ReadData();
temp = valueHigh;
temp = temp<<8;
temp = temp|valueLow;
return 0.0625*temp;
}
// ----------------LCD相关函数--------------------
// 初始化
void LCD_INIT() {
LCD_WriteCmd(0x38);
LCD_WriteCmd(0x01);
LCD_WriteCmd(0x06);
LCD_WriteCmd(0x0e);
LCD_WriteCmd(0x80);
}
// 读状态
unsigned char LCD_ReadState() {
unsigned char s;
RW=1; RS=0;
E=1; s=P0; E=0;
return s;
}
// 写指令
void LCD_WriteCmd(unsigned char cmd) {
unsigned char i;
do {
i = LCD_ReadState();
i &= 0x80;
} while(i!=0);
RW=0; RS=0;
E=1; P0=cmd; E=0;
delay(200);
}
// 写数据
void LCD_WriteData(unsigned char info) {
unsigned char i;
do {
i = LCD_ReadState();
i &= 0x80;
} while(i!=0);
RW=0; RS=1;
E=1; P0=info; E=0;
delay(200);
}
// 温度：float转为字符数组
void LCD_Float2CharArray(float tempp) {
if (tempp >= 0) {
temp[0] = '+';
} else {
temp[0] = '-';
tempp = tempp * (-1);
}
temp[1] = ' ';
if (tempp >= 10) {
temp[2] = tempp / 10 + 48;
temp[3] = (int)tempp % 10 + 48;
temp[4] = '.';
temp[5] = (tempp - (int)tempp) * 10 + 48;;
temp[6] = '\0';
} else {
temp[2] = (int)tempp % 10 + 48;
temp[3] = '.';
temp[4] = (tempp - (int)tempp) * 10 + 48;;
temp[5] = '\0';
}
}
// 显示温度
void LCD_Display(unsigned char *tempp) {
LCD_WriteCmd(0xC0);
while(*tempp != '\0') {
LCD_WriteData(*tempp++);
delay(200);
}
LCD_WriteData(0xdf); delay(200);
LCD_WriteData('C'); delay(200);
LCD_WriteData(' ');
}
// ----------------串口通信相关函数--------------------
// 发送数据
void SERIAL_Send(unsigned char *tempp) {
unsigned char i, len=0;
while(*tempp++ != '\0') {
len += 1;
}
// 发送数据长度
SBUF = len;
while(TI == 0);
TI = 0;
// 发送数据
for (i=0; i<len; i++) {
SBUF = temp[i];
while(TI == 0);
TI = 0;
}
}
// ----------------延迟函数--------------------
// 2微秒
void delay_us(unsigned char i) {
while(--i);
}
// 750毫秒
void delay_750ms() {
unsigned char i,j,k;
for (i=23; i>0; i--) {
for (j=202; j>0; j--) {
for (k=81; k>0; k--);
}
}
}
// 自定义延迟
void delay(unsigned char t) {
unsigned char i, j;
for (i=0; i<t; i++) {
for (j=0; j<50; j++);
}
}
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# 乙机
/*
乙机需要完成2件事
1. 通过串口接收甲机传来的温度值
2. 利用LCD显示温度值
*/
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
sbit RS = P1^0;
sbit RW = P1^1;
sbit E = P2^5;
unsigned char temp[16]; // 温度
// LCD相关函数
void LCD_INIT(); // 初始化
unsigned char LCD_ReadState(); // 读状态
void LCD_WriteCmd(unsigned char cmd); // 写指令
void LCD_WriteData(unsigned char info); // 写数据
void LCD_Display(unsigned char *tempp); // 显示温度
// 串口通信相关函数
void SERIAL_Receive(); // 接收数据
// 延迟函数
void delay(unsigned char t); // 自定义延迟
void main() {
unsigned char i;
unsigned char title[]="temperature:";
P0 = 0xff;
LCD_INIT();
delay(255);
LCD_WriteCmd(0x80);
for(i=0; i<strlen(title); i++) {
LCD_WriteData(title[i]);
delay(200);
}
TMOD = 0x20;
TL1 = 0xf4;
TH1 = 0xf4;
TR1 = 1;
SCON = 0x40;
SERIAL_Receive();
LCD_Display(temp);
while(1) {
SERIAL_Receive();
LCD_Display(temp);
}
}
// ----------------LCD相关函数--------------------
// 初始化
void LCD_INIT() {
LCD_WriteCmd(0x38);
LCD_WriteCmd(0x01);
LCD_WriteCmd(0x06);
LCD_WriteCmd(0x0e);
LCD_WriteCmd(0x80);
}
// 读状态
unsigned char LCD_ReadState() {
unsigned char s;
RW=1; RS=0;
E=1; s=P0; E=0;
return s;
}
// 写指令
void LCD_WriteCmd(unsigned char cmd) {
unsigned char i;
do {
i = LCD_ReadState();
i &= 0x80;
} while(i!=0);
RW=0; RS=0;
E=1; P0=cmd; E=0;
delay(200);
}
// 写数据
void LCD_WriteData(unsigned char info) {
unsigned char i;
do {
i = LCD_ReadState();
i &= 0x80;
} while(i!=0);
RW=0; RS=1;
E=1; P0=info; E=0;
delay(200);
}
// 显示温度
void LCD_Display(unsigned char *tempp) {
LCD_WriteCmd(0xC0);
while(*tempp != '\0') {
LCD_WriteData(*tempp++);
delay(200);
}
LCD_WriteData(0xdf); delay(200);
LCD_WriteData('C'); delay(200);
LCD_WriteData(' ');
}
// ----------------串口通信相关函数--------------------
// 接收数据
void SERIAL_Receive() {
unsigned char i, len;
// 接收数据长度
REN = 1;
while(RI == 0);
len = SBUF;
RI = 0;
for (i=0; i<len; i++) {
REN = 1;
while(RI == 0);
temp[i] = SBUF;
RI = 0;
}
temp[len] = '\0';
}
// ----------------延迟函数--------------------
// 自定义延迟
void delay(unsigned char t) {
unsigned char i, j;
for (i=0; i<t; i++) {
for (j=0; j<50; j++);
}
}
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# 运行结果
- 设置DS18B20
- 运行结果
- 调节温度值
- 当温度值>10
- 当温度值为负数
