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基于单片机+蓝牙的DS18B20与HCSRO4源程序与详细说明

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楼主
ID:625855 发表于 2019-10-19 19:59 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
基于DS18B20温度传感器的HC-SR04超声波模块与温度报警的蓝牙连接
一：前言：
这个小项目算是我硬件学习的入门吧，我把其中的问题与大家分享一下，同样作为入门的一员
功能：（1）基于温度值算出声速从而计算障碍物的距离
       （2）设定额定温度，超过额定温度五次发出警告

效果图：

发送“99”后，重置                           输入合法温度值后，Distance为0是因为前方无障碍

二：项目的简单介绍
这个工程总共分为四个模块：显示模块1602；温度模块DS18B20；；超声波模块HC- SR04;
蓝牙模块HC-06;
   显示模块1602，大家应该都比较清晰，这里不做过多描述。
   附录代码：
  1. #include<reg52.h>   // 由于液晶我们这里只写不读，所以RW直接接地
  2. sbit dula = P2^;
  3. sbit wela =P2^;     // 俩锁存器，观看各自原理图是否有
  4. sbit RS = P3^;
  5. sbit LCDEN =P3^;    // RS与lcden接口
  6. void writeComm(ucharcomm)  // 写指令
  7. {
  8.     RS = 0;
  9.     P0 = comm;
  10.     LCDEN = 1;
  11.     delayMs(1);
  12.     LCDEN = 0;
  13.     delayMs(1);
  14. }
  15.                               
  16. void writeData(uchardat)   //写数据:RS=1, RW=0;
  17. {
  18.     RS = 1;
  19.     P0 = dat;
  20.     LCDEN = 1;
  21.     delayMs(1);
  22.     LCDEN = 0;
  23.     delayMs(1);
  24. }
  25. void init()
  26. {
  27.     dula = wela = 0;
  28.     writeComm(0x38);
  29.     writeComm(0x0c);
  30.     writeComm(0x06);
  31.     writeComm(0x01);
  32.    
  33. }
复制代码
温度模块：DS18B20模块，不过多描述，想要说一下负温度的计算与读取，网上资料也比较多一些。首先要了解，LS（低字节）的高四位 和 MS（高字节）的低四位共8个字节构成了实际的一个带符号位的字节数据可以表示18B20的温度范围。MS的高四位为符号为的扩展，当温度值为正时MS高5位全为0，温度值为负时全为1。
第一种：读取的温度为负数时，MS高五位全1，我们已经得到十六位数据value,
如果value<0x0fff,则为正，反之为负数
第二种：Hvalue&0x1f==1,为负温度，Hvalue为MS；
代码如下：
  1. sbit ds = P2^;
  2. uintdealcount=0;
  3.      // 一次计算超出额定温度的次数，初始化为0，与蓝牙模块相关，超过额定温度5次，向手机发出告警信号
  4.     Uint temp_flag     // 设置温度符号的判断符
  5. void dsInit()
  6. {

  8.     unsigned int i;
  9.     ds = 0;
  10.     i = 100;
  11.     while(i>0) i--;
  12.     ds = 1;
  13.     i = 4;
  14.     while(i>0) i--;
  15. }

  17. void dsWait()
  18. {
  19.     unsigned int i;
  20.     while(ds);
  21.     while(~ds);
  22.     i = 4;
  23.     while(i > 0)
  24.         i--;
  25. }


  28. bitreadBit()              //读一位
  29. {
  30.     unsigned int i;
  31.     bit b;
  32.     ds = 0;
  33.     i++;
  34.     ds = 1;
  35.     i++;
  36.     i++;
  37.     b = ds;
  38.     i = 8;
  39.     while(i>0) i--;
  40.     return b;
  41. }

  43. unsigned char readByte()              //读一字节
  44. {
  45.     unsigned int i;
  46.     unsigned char j, dat;
  47.     dat = 0;
  48.     for(i=0; i<8; i++)
  49.     {
  50.         j = readBit();

  52.         dat = (j << 7) | (dat >>1);
  53.     }
  54.     return dat;
  55. }


  58. voidwriteByte(unsigned char dat)
  59. {
  60.     unsigned int i;
  61.     unsigned char j;
  62.     bit b;
  63.     for(j = 0; j < 8; j++)
  64.     {
  65.         b = dat & 0x01;                          //一位一位判别0，1
  66.         dat >>= 1;                              // dat右移一位

  68.         if(b)                                    //写0，写1操作时序
  69.         {
  70.             ds = 0;
  71.             i++;
  72.             i++;
  73.             ds = 1;
  74.             i = 8;
  75.             while(i>0) i--;
  76.         }
  77.         else
  78.         {
  79.             ds = 0;
  80.             i = 8;
  81.             while(i>0) i--;
  82.             ds = 1;
  83.             i++;
  84.             i++;
  85.         }
  86.     }
  87. }



  91. intgetTmpValue()
  92. {
  93.     unsigned int tmpvalue;
  94.     int value;
  95.     float t;
  96.     unsigned char low, high;
  97.     sendReadCmd();
  98.     low = readByte();
  99.     high = readByte();
  100.     tmpvalue = high;
  101.     tmpvalue <<= 8;
  102.     tmpvalue |= low;
  103.    if（tmpvalue<0x0fff）
  104. {

  106.     value=tmpvalue;  
  107.     temp_flag=0;       //0为正

  109. }
  110. else{

  112.      value=~tmpvalue+1；
  113.      temp_flag=1;

  115. }
  116.     t = value * 0.0625;
  117.     value = t * 100 + (value > 0 ? 0.5 :-0.5);     
  118.     return value;
  119. }



  123. voidsendChangeCmd()  // 初始化
  124. {
  125.     dsInit();
  126.     dsWait();
  127.     delayMs(1);
  128.     writeByte(0xcc);
  129.     writeByte(0x44);
  130. }

  132. voidsendReadCmd()   // 读温度
  133. {
  134.     dsInit();
  135.     dsWait();
  136.     delayMs(1);
  137.     writeByte(0xcc);
  138.     writeByte(0xbe);
  139. }
复制代码

超声波模块：HC-SR04模块
具体可以看模块说明书
附录代码，主要看注释
  1. sbit input=P1^ ;                           //Echo引脚
  2. sbit output=P1^ ;                         //Trig引脚
  3. uint count,distance;                       // distance距离，count计算多少ms
  4. void HC_prepare()                        //模块的准备工作
  5. {

  7.    output=1;                             
  8.    input=1;
  9.    count=0;
  10.    distance=0;

  12. }

  14. void trig_init()                           //Trig引脚发出触发信号              
  15. {

  17.    output=1;
  18.    delayUs();
  19.    output=0;


  22. }

  24. void measure(int temp)                //根据温度测距，算出大概的声速
  25. {
  26.    uint h,l;
  27.    uint y;
  28.    TR0=1;                         //打开定时器0
  29.    while(input)
  30.     {
  31.        ;

  33.     }
  34.    TR0=0;                         //Exho引脚返回高电平持续的时间
  35.    l=TL0;                         //低四位赋值
  36.    h=TH0;                        //高四位赋值
  37.    y=(h<<8)+l;
  38.    y=y-0xfc66;                   //减去定时期初值
  39.    distance=y+1000*count;        //得到ms
  40.    TL0=0x66;
  41.    TH0=0xfc;                    //定时器重新赋值
  42.    delayMs(10);
  43.    distance=(331.45+0.61*temp)*distance/20000;     //根据不同需求修改


  46. }


  49. void display(int v)             // v为DS18B20已经测出的value
  50. {
  51.    unsigned char b,c,d,e;
  52.    unsigned char count;
  53.    unsigned char datas[] = {0, 0, 0, 0, 0};
  54.    unsigned int tmp v;
  55. int xz_temp;                              
  56. //设置俩位数的温度(去掉小数后测量的温度)
  57.    datas[0] = tmp / 10000;                 
  58.    datas[1] = tmp % 10000 / 1000;
  59.    datas[2] = tmp % 1000 / 100;
  60.    datas[3] = tmp % 100 / 10;
  61.    datas[4] = tmp % 10;
  62.    xz_temp=10*datas[1]+datas[2];      
  63.    if(xz_temp>set_temp)
  64.        dealcount++;                  //温度大于设置的预警温度，进行一次加一
  65.    writeComm(0x80+0x40);            //液晶地址为第二行
  66.    uart_sendstr(table1);               
  67.    delayMs(15);                      //延时，可能发送不完全，可以自己调整
  68.    if (temp_flag==1)                  //判断符号位
  69.     {
  70.        writeData('-');                  //液晶写数据
  71.        uart_senddata('-');              //蓝牙发送数据，
  72.     }
  73.    else
  74.     {
  75.        writeData('+');
  76.        uart_senddata('+');
  77.     }
  78.    if(datas[0] != 0)
  79.     {
  80.        writeData('0'+datas[0]);
  81.        uart_senddata(datas[0]+0x30);
  82.     }
  83.    for(count = 1; count != 5; count++)
  84.     {
  85.        writeData('0'+datas[count]);
  86.        uart_senddata(datas[count]+0x30);     
  87.        if(count == 2)
  88.        {
  89.            writeData('.');
  90.            uart_senddata('.');
  91.        }
  92.     }
  93.    uart_senddata(0x20);
  94.    uart_senddata(0x20);                     //0x20为空，0x2e为‘.’
  95.    writeComm(0xc0+8);                    
  96.    b=distance/1000;   
  97.    c=distance/100%10;
  98.    d=distance/10%10;
  99.    e=distance%10;
  100.    uart_sendstr(table2);
  101.    delayMs(15);                           //延时
  102.    writeData('0'+b);
  103.    uart_senddata(b+0x30);
  104.    writeData('0'+c);
  105.    uart_senddata(c+0x30);
  106.    writeData('0'+d);
  107.    uart_senddata(d+0x30);
  108.    writeData('.');
  109.    uart_senddata('.');
  110.    writeData('0'+e);
  111.    uart_senddata(e+0x30);
  112.    writeData('c');
  113.    uart_senddata('c');
  114.    writeData('m');
  115.    uart_senddata('m');
  116.    delayMs(15);
  117. }
复制代码
其中要了解的基础知识点：
(1)‘\0’与‘0’   
1)’\0’,就是空字符，代表字符串结束的标志。对应的ASCLL码是0（NULL）
2)’0’,字符常量，表示字符0，对应的ASCLL码是48，也就是0x30

(2)单片机内不同进制数计算
  运算时机器都是转换为二进制计算，所以书写没有必要转换为统一的进制表达


蓝牙模块：HC-06
主要介绍见代码，AT指令集可以查使用手册
  1. void init_uart_and_HC()              // 串口与HC模块的初始化
  2. {

  4.    TMOD=0X21;                  //设置定时器模式
  5.    PCON=0X00;                  //设置电源寄存管理器
  6.    SCON=0x50;                  //串行口控制管理器
  7.     TH1=0XFD;                  
  8. TL1=0XFD;
  9. //设定9600波特率
  10.    TH0=0XFC;
  11. TL0=0X66;
  12. //对HC-SR04所用定时器赋初值

  14.    TR1=1;
  15.    ET0=1;
  16.    EA=1;
  17.    ES=1;

  19. }



  23. void uart_senddata(char dat)           //  串口发送单位数据
  24. {
  25.    ES=0;
  26.    SBUF=dat;
  27.    while(!TI);
  28.    TI=0;
  29.    ES=1;

  31. }

  33. void uart_sendstr(char *p)           //     串口发送字符串
  34. {
  35.    ES=0;
  36.    do
  37.     {

  39.        uart_senddata(*p);


  42.     }
  43.    while(*p++!='\0');
  44.    ES=1;
  45. }
  46. void delayUs()
  47. {
  48.    _nop_();
  49. }

  51. void delayMs(uint a)
  52. {
  53.    uint i, j;
  54.    for(i = a; i > 0; i--)
  55.        for(j = 110; j > 0; j--);
  56. }
复制代码
主函数：
  1. #include <reg52.H>
  2. #include <intrins.H>
  3. #define uchar unsigned char
  4. #define uint unsigned int
  5. uchar flag=0,mode;                 //flag表示输入合法，mode表示发出指令
  6. uchar b[]="ERROR";                 //超出额定温度五次
  7. uchar c[]="OKreset";                //输入“99”后发送
  8. uchar receive_com[2];              //接收字符组
  9. uchar index=0;                    //接收字符组的索引
  10. uchar init_temp[]="Set yourtemp:";
  11. uchar table1[]="temp:  ";
  12. uchar table2[]="Distance:";
  13. int set_temp;
  14. void main()
  15. {
  16.    int temp;
  17.    init();
  18.    init_uart_and_HC();
  19.    writeComm(0x80);
  20.    sendChangeCmd();
  21.    if(flag==0)
  22.     {
  23.        uart_sendstr(init_temp);
  24.        while(!mode)  
  25.        {
  26.            ;                                 
  27. //   表示人为有响应，只有蓝牙接收到数据才会启动
  28.        }
  29.     }
  30.    while(flag==1)                    //  输入合法的温度执行
  31.     {
  32.        writeString(table1,7);
  33.        writeString(table2,9);
  34.        HC_prepare();
  35.        temp=getTmpValue();
  36.        trig_init();
  37.        while(input==0)
  38.        {
  39.            ;
  40.        }
  41.        measure(temp);
  42.        display(temp);
  43.        uart_senddata('\r');
  44.        uart_senddata('\n');
  45.        if(dealcount==5)
  46.        {
  47.            uart_sendstr(b);
  48.            BEEP();                    //延时2.5s，这里可以自己修改
  49.            dealcount=0;
  50.        }
  51.        sendChangeCmd();
  52.        HC_prepare();


  55.     }
  56. mode=0;                 //若跳出while循环，说明接收到了，重置信号
  57. dealcount=0;            // 将超出额定温度的计数置0

  59. }




  64. void t0() interrupt 1
  65. {
  66.    TL0 = 0x66;
  67.    TH0 = 0xfc;
  68.    count++;               //溢出为1ms
  69.    if(count == 18)//超声波回声脉宽最多18ms
  70.     {
  71.        TR0 =0;
  72.        TL0 = 0x66;
  73.        TH0 = 0xfc;
  74.        count = 0;
  75.     }

  77. }

  79. void ser() interrupt 4
  80. {

  82.    RI=0;
  83.    receive_com[index]=SBUF;     
  84.    index++;
  85.   if(index==2)                      //整点温度值输入，当为2位时进入执行
  86.     {
  87.        index=0;                    //重置index

  89.        set_temp=(receive_com[0]-0x30)*10+receive_com[1]-0x30;   
  90. //将字符计算为整数值
  91.        if(set_temp==99)            //99为重置值
  92.        {

  94.            flag=0;               
  95.            uart_sendstr(&c);
  96.            uart_senddata('\r');
  97.            uart_senddata('\n');
  98. //发送回车换行
  99.        }
  100.        if(set_temp!=99)                //正常输入时
  101.        {
  102.            uart_sendstr(receive_com);
  103.            uart_senddata('\r');
  104.            uart_senddata('\n');
  105.            flag=1;                   //置flag为1

  107.        }


  110.        mode=1;                   //mode置1，表示有输入，表示人为响应
  111.     }


  114. }
复制代码

整体思想：
（1）     mode,flag为主要参数，mode决定是否进入运行，是否响应
（2）     对输送数据的发送接收要清晰

可以改进的几点：
（1）     设定温度可以到小数点后俩位，提高精确度，只需要加一个判断小数点的函数
（2）     可以将功能提高一些，比如判断距离或其他

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