单片机小项目——基于51单片机的温度报警器 stm单片机

项目功能介绍

编程语言：C语言。
开发环境：keil。
主要功能：1602屏显示时间和温度，当温度超过预定值时蜂鸣器工作报警。
此项目只是作为单片机初学者的一个小测验。

硬件资源分配

1602屏——P0，P2^7，P2^5，P2^6。
串口——P2^0，P2^1。
传感器——DS18B20 P3^7；DS1302 P3^4，P3^5，P3^6。
蜂鸣器——P1^6。

LCD1602屏配置在h文件中声明端口和函数：

#ifndef __LCD1602_H_ #define __LCD1602_H_ #include//重定义关键字 #ifndef uchar #define uchar unsigned char #endif#ifndef uint #define uint unsigned int #endif//定义端口 #define LCD1602_DATAPINS P0 sbit LCD1602_E=P2^7; sbit LCD1602_RW=P2^5; sbit LCD1602_RS=P2^6; //函数声明 void Lcd1602_Delay1ms(uint c); //延时函数 void LcdWriteCom(uchar com); //写入命令 void LcdWriteData(uchar dat); //写入数据 void LcdInit(); //LCD初始化子程序#endif

在LCD1602.c文件中写入时序和命令等函数代码：

#include "LCD1602.h"/***************************延时函数**************************/ void Lcd1602_Delay1ms(uint c)//误差 0us { uchar a,b; for (; c>0; c--) { for (b=199; b>0; b--) { for(a=1; a>0; a--); } }} /***************************底层函数**************************/ void LcdWriteCom(uchar com)//写入命令 { LCD1602_E = 0; //使能 LCD1602_RS = 0; //选择发送命令 LCD1602_RW = 0; //选择写入LCD1602_DATAPINS = com; //放入命令 Lcd1602_Delay1ms(1); //等待数据稳定LCD1602_E = 1; //写入时序 Lcd1602_Delay1ms(5); //保持时间 LCD1602_E = 0; }void LcdWriteData(uchar dat)//写入数据 { LCD1602_E = 0; //使能清零 LCD1602_RS = 1; //选择输入数据 LCD1602_RW = 0; //选择写入LCD1602_DATAPINS = dat; //写入数据 Lcd1602_Delay1ms(1); LCD1602_E = 1; //写入时序 Lcd1602_Delay1ms(5); //保持时间 LCD1602_E = 0; }void LcdInit()//LCD初始化子程序 { LcdWriteCom(0x38); //开显示 LcdWriteCom(0x0c); //开显示不显示光标 LcdWriteCom(0x06); //写一个指针加1 LcdWriteCom(0x01); //清屏 LcdWriteCom(0x80); //设置数据指针起点 }

【单片机小项目——基于51单片机的温度报警器】在main.c文件中运用：（这里先让显示屏显示自定义的内容，稍后再做更改）

#include "reg52.h" #include "LCD1602.h"unsigned char Disp[]=" Pechin Science "; void main() { unsigned char i=0; LcdInit(); for(i=0; i<16; i++) { LcdWriteData(Disp[i]); } while(1) {} }

DS18B20温度传感器配置（并将其与LCD协同使用）在DS18B20.c文件中写入相关函数：

#include "DS18B20.h"/***************************延时函数**************************/ void Delay1ms(unsigned int y) { unsigned int x; for( ; y>0; y--) { for(x=110; x>0; x--); } }/***************************底层函数**************************/unsigned char Ds18b20Init()//初始化函数 { unsigned char i; DSPORT = 0; //将总线拉低480us~960us i = 70; while(i--); //延时642us DSPORT = 1; //然后拉高总线，如果DS18B20做出反应会将在15us~60us后总线拉低 i = 0; while(DSPORT)//等待DS18B20拉低总线 { Delay1ms(1); i++; if(i>5)//等待>5MS { return 0; //初始化失败 }} return 1; //初始化成功 }void Ds18b20WriteByte(unsigned char dat)//写入一个字节 { unsigned int i, j; for(j=0; j<8; j++) { DSPORT = 0; //每写入一位数据之前先把总线拉低1us i++; DSPORT = dat & 0x01; //然后写入一个数据，从最低位开始 i=6; while(i--); //延时68us，持续时间最少60us DSPORT = 1; //然后释放总线，至少1us给总线恢复时间才能接着写入第二个数值 dat >>= 1; } }unsigned char Ds18b20ReadByte()//读取一个字节 { unsigned char byte, bi; unsigned int i, j; for(j=8; j>0; j--) { DSPORT = 0; //先将总线拉低1us i++; DSPORT = 1; //然后释放总线 i++; i++; //延时6us等待数据稳定 bi = DSPORT; //读取数据，从最低位开始读取 /*将byte左移一位，然后与上右移7位后的bi，注意移动之后移掉那位补0。*/ byte = (byte >> 1) | (bi << 7); i = 4; //读取完之后等待48us再接着读取下一个数 while(i--); } return byte; }/***************************高层函数**************************/voidDs18b20ChangTemp()//DS18B20转换温度 { Ds18b20Init(); Delay1ms(1); Ds18b20WriteByte(0xcc); //跳过ROM操作命令 Ds18b20WriteByte(0x44); //温度转换命令 //Delay1ms(100); //等待转换成功，而如果你是一直刷着的话，就不用这个延时了}voidDs18b20ReadTempCom()//发送读取温度命令 {Ds18b20Init(); Delay1ms(1); Ds18b20WriteByte(0xcc); //跳过ROM操作命令 Ds18b20WriteByte(0xbe); //发送读取温度命令 }int Ds18b20ReadTemp()//读取温度 { unsigned int temp = 0; unsigned char tmh, tml; Ds18b20ChangTemp(); //先写入转换命令 Ds18b20ReadTempCom(); //然后等待转换完后发送读取温度命令 tml = Ds18b20ReadByte(); //读取温度值共16位，先读低字节 tmh = Ds18b20ReadByte(); //再读高字节 temp = tmh; temp <<= 8; temp |= tml; return temp; }void dataprosTemp(unsigned int temp)//温度读取处理转换函 { float tp; DisplayTemp[0] = '+'; //因为测量温度为正，所以使开头为+； tp=temp; //因为数据处理有小数点所以将温度赋给一个浮点型变量 //如果温度是正的那么，那么正数的原码就是补码它本身 temp=tp*0.0625*100+0.5; //留两个小数点就*100，+0.5是四舍五入，因为C语言浮点数转换为整型的时候把小数点 //后面的数自动去掉，不管是否大于0.5，而+0.5之后大于0.5的就是进1了，小于0.5的就 //算加上0.5，还是在小数点后面。DisplayTemp[1] = temp / 1000; DisplayTemp[2] = temp % 1000 / 100; DisplayTemp[3] = '.'; DisplayTemp[4] = temp % 100 / 10; DisplayTemp[5] = temp % 10; }

在DS18B20.h文件中声明：

#ifndef __DS18B20_H_ #define __DS18B20_H_ #include//定义使用的IO口 sbit DSPORT=P3^7; //声明全局函数 void Delay1ms(unsigned int); unsigned char Ds18b20Init(); void Ds18b20WriteByte(unsigned char com); unsigned char Ds18b20ReadByte(); voidDs18b20ChangTemp(); voidDs18b20ReadTempCom(); int Ds18b20ReadTemp(); void dataprosTemp(unsigned int temp); //声明全局变量 extern unsigned char DisplayTemp[8]; #endif

在main.c函数中运用：

1 #include "reg52.h" 2 #include "LCD1602.h" 3 #include "DS18B20.h" 4 5 6 7 void main() 8 { 9unsigned int i; 10 11 12while(1) 13{ 14LcdInit(); 15 16dataprosTemp(Ds18b20ReadTemp()); //数据处理函数 17for(i=0; i<6; i++) 18{ 19LcdWriteData(DisplayTemp[i]); 20} 21Delay1ms(100); 22} 23 }

遇到的问题及解决方法：

第一个问题：原本打算将函数 void datapros(unsigned int temp) 写在DS18B20.c文件中然后再在DS18B20.h文件中声明，但是该函数使用到数组 unsigned int DisplayData[8]; 　且此数组在main.c文件中有所使用，但是在DS18B20.h文件中声明时，出现未知错误，无警告无错误但就是不能运行，所以将该函数直接写在main.c文件中。问题得到解决。
接上一个问题：数组unsigned int DisplayData[8]; 在DS18B20.h文件中无法定义情况。并不是无法定义，是因为缺少关键词extern。
第二个问题：因为要求显示温度，而温度是数字，但是LCD1602输入的数据必须是字符，直接传入数字LCD屏幕显示混乱。首次尝试将温度数字定义成字符类型，但是LCD屏显示乱码。初步估计输入类型必须是 ‘A’ 这种类型才能正常显示。再次尝试，使用折中的办法，在 void LcdWriteData(unsigned int dat) 写入数据函数中添加下列代码，将传递过来的温度数字通过switch的方法转换成 ‘A’ 这种类型字符，再将该字符传递给LCD1602，显示屏能正常显示。问题解决。（此代码更改的位置在LCD1602.c文件中）

void LcdWriteData(unsigned char dat)//写入数据 { unsigned char datt; if(dat != '.' && dat != '+') { switch(dat) { case 0:datt='0'; break; case 1:datt='1'; break; case 2:datt='2'; break; case 3:datt='3'; break; case 4:datt='4'; break; case 5:datt='5'; break; case 6:datt='6'; break; case 7:datt='7'; break; case 8:datt='8'; break; case 9:datt='9'; break; } } else { datt=dat; }LCD1602_E = 0; //使能允许 LCD1602_RS = 1; //选择输入数据 LCD1602_RW = 0; //选择写入LCD1602_DATAPINS = datt; //写入数据 Lcd1602_Delay1ms(1); LCD1602_E = 1; //写入时序 Lcd1602_Delay1ms(5); //保持时间 LCD1602_E = 0; }

第三个问题：LCD显示屏无法显示小数点。尝试使用if语句判断传进 void LcdWriteData(unsigned char dat) 函数的值是否是小数点，将上述的switch函数添加if--else语句。最终能显示显示小数点。问题解决。（此代码更改的位置在LCD1602.c文件中）
第四个问题：无法显示正号（因为本次项目测量温度为正值，所以没有考虑负号的情况，但负号也与此类似）。方法同上述小数点问题相同，添加if语句进行判断，最终能显示出正号，问题解决。
DS1302时钟模块配置在DS1302.c文件中写入对应函数：

#include "DS1302.h"//---DS1302时钟初始化2016年5月7日星期六12点00分00秒。---// //---存储顺序是秒分时日月周年,存储格式是用BCD码---// unsigned char TIME[7] = {0, 0, 0x12, 0x07, 0x05, 0x06, 0x16}; //---DS1302写入和读取时分秒的地址命令---// //---秒分时日月周年最低位读写位; -------// unsigned char code READ_RTC_ADDR[7] = {0x81, 0x83, 0x85, 0x87, 0x89, 0x8b, 0x8d}; unsigned char code WRITE_RTC_ADDR[7] = {0x80, 0x82, 0x84, 0x86, 0x88, 0x8a, 0x8c}; void Ds1302Write(unsigned char addr, unsigned char dat)//向DS1302命令（地址+数据） { unsigned char n; RST = 0; _nop_(); SCLK = 0; //先将SCLK置低电平。 _nop_(); RST = 1; //然后将RST(CE)置高电平。 _nop_(); for (n=0; n<8; n++)//开始传送八位地址命令 { DSIO = addr & 0x01; //数据从低位开始传送 addr >>= 1; SCLK = 1; //数据在上升沿时，DS1302读取数据 _nop_(); SCLK = 0; _nop_(); } for (n=0; n<8; n++)//写入8位数据 { DSIO = dat & 0x01; dat >>= 1; SCLK = 1; //数据在上升沿时，DS1302读取数据 _nop_(); SCLK = 0; _nop_(); }RST = 0; //传送数据结束 _nop_(); }unsigned char Ds1302Read(unsigned char addr)//读取一个地址的数据 { unsigned char n,dat,dat1; RST = 0; _nop_(); SCLK = 0; //先将SCLK置低电平。 _nop_(); RST = 1; //然后将RST(CE)置高电平。 _nop_(); for(n=0; n<8; n++)//开始传送八位地址命令 { DSIO = addr & 0x01; //数据从低位开始传送 addr >>= 1; SCLK = 1; //数据在上升沿时，DS1302读取数据 _nop_(); SCLK = 0; //DS1302下降沿时，放置数据 _nop_(); } _nop_(); for(n=0; n<8; n++)//读取8位数据 { dat1 = DSIO; //从最低位开始接收 dat = (dat>>1) | (dat1<<7); SCLK = 1; _nop_(); SCLK = 0; //DS1302下降沿时，放置数据 _nop_(); }RST = 0; _nop_(); //以下为DS1302复位的稳定时间,必须的。 SCLK = 1; _nop_(); DSIO = 0; _nop_(); DSIO = 1; _nop_(); return dat; }void Ds1302Init()//初始化DS1302. { unsigned char n; Ds1302Write(0x8E,0X00); //禁止写保护，就是关闭写保护功能 for (n=0; n<7; n++)//写入7个字节的时钟信号：分秒时日月周年 { Ds1302Write(WRITE_RTC_ADDR[n],TIME[n]); } Ds1302Write(0x8E,0x80); //打开写保护功能 }void Ds1302ReadTime()//读取时钟信息 { unsigned char n; for (n=0; n<7; n++)//读取7个字节的时钟信号：分秒时日月周年 { TIME[n] = Ds1302Read(READ_RTC_ADDR[n]); }}void DS1302datapros()//时间读取处理转换函数 { Ds1302ReadTime(); Ds1302DisplayTime[0] = TIME[2]/16; //时 Ds1302DisplayTime[1] = TIME[2]&0x0f; Ds1302DisplayTime[2] = '-'; //横杠 Ds1302DisplayTime[3] = TIME[1]/16; //分 Ds1302DisplayTime[4] = TIME[1]&0x0f; Ds1302DisplayTime[5] = '-' ; //横杠 Ds1302DisplayTime[6] = TIME[0]/16; //秒 Ds1302DisplayTime[7] = TIME[0]&0x0f; }

在DS1302.h文件中声明函数：

#ifndef __DS1302_H_ #define __DS1302_H_#include #include//---定义ds1302使用的IO口---// sbit DSIO=P3^4; sbit RST=P3^5; sbit SCLK=P3^6; //---定义全局函数---// void Ds1302Write(unsigned char addr, unsigned char dat); unsigned char Ds1302Read(unsigned char addr); void Ds1302Init(); void Ds1302ReadTime(); void DS1302datapros(); //加入全局变量 extern unsigned char Ds1302DisplayTime[8]; #endif

在main.c函数中运用：

#include "reg52.h" #include "LCD1602.h" #include "DS18B20.h" #include "DS1302.h"unsigned char DS18B20Display[8]; unsigned char Ds1302DisplayTime[8]; void Delay1ms(unsigned int y) { unsigned int x; for( ; y>0; y--) { for(x=110; x>0; x--); } }void main() { unsigned int i; Ds1302Init(); while(1) { LcdInit(); DS1302datapros(); //时间数据处理 DS18B20datapros(Ds18b20ReadTemp()); //温度数据处理函数 for(i=0; i<8; i++) { LcdWriteData(Ds1302DisplayTime[i]); //显示时间 } LcdWriteCom(0xc0); //写入LCD地址命令，改变写入数据地址。 for(i=0; i<6; i++) { LcdWriteData(DS18B20Display[i]); //显示温度 } Delay1ms(100); } }

遇到到问题及解决方法：

第一个问题：代码运行后显示如下错误。经发现是 DS1302datapros() 函数后面的注释忘记加分号。修改后出现新的问题。

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第二个问题：修改第一个问题后出现如下问题，经翻译：出现多重定义。经过检查发现，是因为将数组 WRITE_RTC_ADDR[7] 和 READ_RTC_ADDR[7] 以及 TIME[7] 未在DS1302.c文件中定义，而是直接在DS1302.h文件中进行声明，所以出现错误。经过发现，出现的许多警告也是因为这种原因。修改后就没问题了。

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第三个问题：尝试在显示屏上同时显示时间和温度，且时间在第一行，温度在第二行。因为显示屏一行只显示16个字符，尝试将相关数组大小定义成16，并将多余位置定义成空格。但是尝试失败，因为显示屏内部的地址实际一行不是16个，只是本单片机只显示16个，内部的地址只运用了前面的16个，后面的没有使用，但是存在。所以最后实验结果是只显示出时间而没显示出温度。
接第三个问题：LCD屏内部地址是连续的，第一行末尾地址与第二行首地址也是连续的，但是一行不止16个地址，如下图所示。首地址是00，但是因为DB7位必须是1，所以设置地址要在原基础上加0x80。为解决第三个问题，在main.c函数中显示完时间后，添加 LcdWriteCom(0xc0); 改变写入LCD的数据地址。最终结果显示正确。

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蜂鸣器配置：在FengMingQi.c函数中添加蜂鸣器相关代码：

#include "reg52.h" #include "FengMingQi.h"unsigned int i; void FengMing(unsigned int temp) { unsigned int j=100; if(temp>=30) { for(i=0; i<50; i++) { beep=~beep; while(j--); j=100; } }}

在FengMingQi.h函数中声明函数和串口：

#ifndef __FengMingQi_H_ #define __FengMingQi_H_#include #includesbit beep = P1^6; void FengMing(unsigned int temp); #endif

在main.c中调用蜂鸣器函数：

#include "reg52.h" #include "LCD1602.h" #include "DS18B20.h" #include "DS1302.h" #include "FengMingQi.h"unsigned char DS18B20Display[8]; unsigned char Ds1302DisplayTime[8]; unsigned int temp; void Delay1ms(unsigned int y) { unsigned int x; for( ; y>0; y--) { for(x=110; x>0; x--); } }void main() { unsigned int i; Ds1302Init(); while(1) { LcdInit(); DS1302datapros(); //时间数据处理 temp=DS18B20datapros(Ds18b20ReadTemp()); //温度数据处理函数 for(i=0; i<8; i++) { LcdWriteData(Ds1302DisplayTime[i]); //显示时间 } LcdWriteCom(0xc0); //写入LCD地址命令，改变写入数据地址。 for(i=0; i<6; i++) { LcdWriteData(DS18B20Display[i]); //显示温度 } FengMing(temp); //蜂鸣器的函数 Delay1ms(100); } }

出现的问题及解决方法：

问题一：出现重定义错误，在FengMingQi.c文件中定义了端口P1^6；然后又在FengMingQi.h文件中定义了一次，所以出现错误。
问题二：在代码运行无误时，将文件烧录到单片机上，时间和温度都能正常显示，但是在温度超过30后蜂鸣器未响应（这里因为室内温度20几度，用手捂住DS18B20温度传感器才勉强能达到30度，所以设置上限30度），但是当温度显示超过31度时，蜂鸣器响应。经分析发现，在蜂鸣器 void FengMing(unsigned int temp) 函数中定义的是unsigned int 类型，是整型，而在下面的 if 语句中使用的是temp>30，所以在31度时才会报警。修改后能正常实现功能。

EEPROM配置：在EEPROM.c文件中添加相关代码：

#include "EEPROM.h"//延时函数10usvoid Delay10us() { unsigned char a,b; for(b=1; b>0; b--) for(a=2; a>0; a--); }/**************************底层函数**********************/ //起始信号：在SCL时钟信号在高电平期间SDA信号产生一个下降沿，起始之后SDA和SCL都为0 void I2cStart() { SDA=1; Delay10us(); SCL=1; Delay10us(); //建立时间是SDA保持时间>4.7us SDA=0; Delay10us(); //保持时间是>4us SCL=0; Delay10us(); }//终止信号：在SCL时钟信号高电平期间SDA信号产生一个上升沿,结束之后保持SDA和SCL都为1，表示总线空闲 void I2cStop() { SDA=0; Delay10us(); SCL=1; Delay10us(); //建立时间大于4.7us SDA=1; Delay10us(); }/**********************************高层函数*****************************************///通过I2C发送一个字节。在SCL时钟信号高电平期间，保持发送信号SDA保持稳定,发送成功返回1，发送失败返回0 unsigned char I2cSendByte(unsigned char dat) { unsigned char a=0,b=0; //最大255，一个机器周期为1us，最大延时255us。 for(a=0; a<8; a++)//要发送8位，从最高位开始 { SDA=dat>>7; //起始信号之后SCL=0，所以可以直接改变SDA信号 dat=dat<<1; Delay10us(); SCL=1; Delay10us(); //建立时间>4.7us SCL=0; Delay10us(); //时间大于4us } SDA=1; Delay10us(); SCL=1; while(SDA)//等待应答，也就是等待从设备把SDA拉低 { b++; if(b>200)//如果超过2000us没有应答发送失败，或者为非应答，表示接收结束 { SCL=0; Delay10us(); return 0; } } SCL=0; Delay10us(); return 1; }//使用I2c读取一个字节 unsigned char I2cReadByte() { unsigned char a=0,dat=0; SDA=1; //起始和发送一个字节之后SCL都是0 Delay10us(); for(a=0; a<8; a++)//接收8个字节 { SCL=1; Delay10us(); dat<<=1; dat|=SDA; Delay10us(); SCL=0; Delay10us(); } return dat; }//往24c02的一个地址写入一个数据 void At24c02Write(unsigned char addr,unsigned char dat) { I2cStart(); I2cSendByte(0xa0); //发送写器件地址 I2cSendByte(addr); //发送要写入内存地址 I2cSendByte(dat); //发送数据 I2cStop(); }//读取24c02的一个地址的一个数据 unsigned char At24c02Read(unsigned char addr) { unsigned char num; I2cStart(); I2cSendByte(0xa0); //发送写器件地址 I2cSendByte(addr); //发送要读取的地址 I2cStart(); I2cSendByte(0xa1); //发送读器件地址 num=I2cReadByte(); //读取数据 I2cStop(); return num; }

在EEPROM.h文件中声明函数：

#ifndef __EEPROM_H_ #define __EEPROM_H_#include sbit SCL=P2^1; sbit SDA=P2^0; void I2cStart(); void I2cStop(); unsigned char I2cSendByte(unsigned char dat); unsigned char I2cReadByte(); void At24c02Write(unsigned char addr,unsigned char dat); unsigned char At24c02Read(unsigned char addr); #endif

main.c函数中调用：

#include "reg52.h" #include "LCD1602.h" #include "DS18B20.h" #include "DS1302.h" #include "FengMingQi.h" #include "EEPROM.h"unsigned char DS18B20Display[8]; unsigned char Ds1302DisplayTime[8]; unsigned int temp; void Delay1ms(unsigned int y) { unsigned int x; for( ; y>0; y--) { for(x=110; x>0; x--); } }void main() { unsigned int i; TIME[0]=At24c02Read(1); //读取EEPROM地址1内的时间数据保存在TIME中 TIME[1]=At24c02Read(2); TIME[2]=At24c02Read(3); Ds1302Init(); while(1) { LcdInit(); DS1302datapros(); //时间数据处理 At24c02Write(1,TIME[0]); //在EEPROM地址1内写入时间数据 At24c02Write(2,TIME[1]); //在EEPROM地址2内写入时间数据 At24c02Write(3,TIME[2]); //在EEPROM地址3内写入时间数据temp=DS18B20datapros(Ds18b20ReadTemp()); //温度数据处理函数for(i=0; i<8; i++) { LcdWriteData(Ds1302DisplayTime[i]); //显示时间 }LcdWriteCom(0xc0); //写入LCD地址命令，改变写入数据地址。for(i=0; i<6; i++) { LcdWriteData(DS18B20Display[i]); //显示温度 }FengMing(temp); //蜂鸣器的函数Delay1ms(100); //延时一段时间后再进行扫描温度。} }

出现的问题及解决方法：

问题一：代码无误后烧录到单片机上，在一开始的几次开关电源中，时间正常显示且实现保存功能，但是多开关几次后时分秒显示错误，但是经测验，EEPROM的保存功任然能实现，即关电后再次开机任然显示上次的时间。初步检测是在main函数中一开始读取EEPROM地址1内的时间数据保存在TIME中时出现问题，这里应该需要一个if 语句判断是否EEPROM中是否保存有时间，但是这个判断用的变量也需要有保存功能，即在断电后该变量值不丢失，所以目前并未想到什么好的方法进行判断。这里可以应用按键或红外系统，即当按键按下时读取EEPROM中的时间，未按下时则不读取。因为某些原因这里就不再进行展示了。若后期想到什么好方法会进行更新。