智能水杯软件设计

目录1.前言..............................................................................................................................................22.总体设计框架............................................................................................................................22.1实现的功能.........................................................................................................................22.2总体程序流程图.................................................................................................................33.水温采集模块程序设计.........................................................................................................43.1DS18B20简介....................................................................................................................43.2DS18B20的初始化............................................................................................................53.3DS18B20写周期................................................................................................................63.4DS18B20读周期................................................................................................................73.5温度读取程序....................................................................................................................84.显示模块程序设计.................................................................................................................104.1LCD1602初始化..............................................................................................................104.2LCD1602写周期..............................................................................................................115.定时模块程序设计..............................................................................................................125.1定时器设置.......................................................................................................................135.2定时器中断子程序..........................................................................................................136.中断模块程序设计.................................................................................................................146.1外部中断设置...................................................................................................................156.2键盘扫描中断子程序.......................................................................................................157.整体编程的实现.....................................................................................................................168.设计过程中的问题及解决方案..........................................................................................179.收获与感悟..............................................................................................................................1721.前言随着社会进步与经济发展，人们对生活质量的要求越来越高，每天的饮水量是衡量健康的重要指标。但有多少人因为忙碌的工作而全天忘记喝水？当你感到口渴想要喝水的时候，体内的失水已经达到2%，口渴本身其实是体内已经严重缺水的表现，这是造成“亚健康”状态的致命习惯之一。同时，越不注意喝水，喝水的欲望就会越低，人就会变得越来越缺水。研究表明，通常情况下，正常人每次喝水应控制在300ml，间隔时间为30到60分钟。本课程设计就此设计出一款智能水杯，用来智能显示水温和提醒喝水，既方便了生活，又保持了健康。本报告针对智能水杯的软件系统进行阐述，软件编程在keil上操作。2.总体设计框架2.1实现的功能硬件结构框架图如图1所示。图1硬件结构简图（1）水温检测使用DS18B20温度传感器，完成水温的时时检测功能。（2）水温及定时时间显示使用LCD1602液晶显示屏，完成水温及定时时间的显示功能。STC89C51控制器LCD温度显示温度读入温度提示灯DS18B20外部中断定时开启按键定时器中断蜂鸣器提醒设置3（3）智能提醒使用定时器0，开启定时器中断，蜂鸣器提醒。（4）定时时间设置使用外部中断0扩展电路，用三个按键触发中断，完成对应定时开启和定时时间加减的功能。2.2总体程序流程图总体程序流程图分为主程序和中断程序两部分，其中中断程序分为外部中断程序和定时器中断程序。流程图如下图所示。图2主程序流程图图3外部按键中断流程图开始DS18B20检测水温LCD1602显示水温结束水温40℃?高温提示灯红灯亮适宜水温黄灯亮低温提示灯蓝灯亮YN水温20℃?YN初始化外部0中断?执行按键扫描程序关闭计时器定时时间减少，LCD显示定时时间增加，LCD显示按键1按下?按键2按下?按键3按下?TR0=0?开启计时器，LCD显示定时器符号YYYNNYN4图4定时器中断程序设计流程图3.水温采集模块程序设计3.1DS18B20简介DS18B20单线数字温度传感器，即“一线器件”，其具有独特的优点：（1）采用单总线的接口方式，与微处理器连接时，仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。（2）测量温度范围宽，测量精度高DS18B20的测量范围为-55℃~+125℃；在-10~+85°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。蜂鸣器提醒，计数清零LCD显示定时时间减1中断计数加1定时器中断?一分钟时间到达?定时时间到达?YYY53.2DS18B20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~960usi=70;while(i--);//延时642usDsport=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++;6if(i50000)//等待50MSreturn0;//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/*****************************************************************函数名:Ds18b20Wr