【蓝桥杯单片机组第六届模拟题】— “简易温度采集与控制装置”设计任务书

1、试题

（1）功能简述

模拟“温度采集与控制装置” 用于实现温度的实时监测与控制。单片机采集 DS18B20温度传感器的输出信号，并送到数码管进行显示；通过传感器得到的温度数据将与用户设定温度上限、下限值做比较，再由单片机启动控制或报警电路。系统硬件部分主要由单片机最小系统、数码管显示、 DS18B20 温度传感器、矩阵键盘等模块组成。系统组成框图如图1所示：

（2）设计任务及要求

1. 温度检测

温度检测采用 DS18B20 温度传感器，数据经过单片机处理后，与用户设定的温度上限（TMAX）和温度下限（TMIN）比较，确定当前温度所处的区间，数码管温度显示格式如图 2 所示：

关于温度区间的说明：

温度区间 0：当前温度<TMIN
温度区间 1： TMIN≤当前温度≤TMAX
温度区间 2：当前温度>TMAX
可设定的最大温度区间： 0℃～99℃

2. 用户输入-3X4 矩阵键盘
通过矩阵键盘设定系统的工作参数，各个按键的功能定义如图 3 所示：

“设置”按键按下后，进入工作参数设定界面，如图 4 所示，依次按下设定的数值，再次按下“设置” 按键，保存当前输入的数据，并退出工作参数设定界面。

以设定 TMAX 为 35 摄氏度， TMIN为 25 摄氏度为例说明参数设定过程：按下“设置”按键，然后依次按下数字按键“3” “5” “2” “5” 如图 5 所示，再次按下“设置” 按键，完成参数设定，并退出参数设定界面。在输入过程中，按下“清除” 按键，将清除当前输入数据，若设定工作参数错误，如 TMAX<TMIN， L2 常亮，修正错误设定并保存参数后， L2 熄灭。

3. 执行机构
执行机构由指示灯 L1 和继电器组成，用于报警和连接外部高低温执行机构。
3.1 实时温度处在温度区间 0，继电器关闭，指示灯 L1 以 0.8 秒为间隔闪烁；
3.2 实时温度处在温度区间 1，继电器关闭，指示灯 L1 以 0.4 秒为间隔闪烁；
3.3 实时温度处在温度区间 2，继电器打开，指示灯 L1 以 0.2 秒为间隔闪烁。
4. 初始化状态说明
系统默认的温度上限（TMAX）为 30℃，温度下限(TMIN)为 20℃，可以通过矩阵键盘修改

（3）软、硬件统调

将编译通过的程序下载到单片机芯片中，进行软、硬件统调。
1. 系统初始化状态正确；
2. 数码管显示功能，界面设计满足题目要求；
3. 继电器控制功能实现，无误动作；
4. LED 闪烁控制功能实现；
5. 温度测量功能；
6. 矩阵键盘参数设定功能实现。

2、试题分析

对于温度传感器来说：

unsigned char get_wendu(){
unsigned char temp,high,low;

Init_DS18B20();
Write_DS18B20(0XCC);
Write_DS18B20(0X44);
Delay_OneWire(200);

Init_DS18B20();
Write_DS18B20(0XCC);
Write_DS18B20(0XBE);

low=Read_DS18B20();
high=Read_DS18B20();

temp=(low>>4)|(high<<4);

return temp;
}

对于矩阵按键来说：

//定义r为行，c为列，如果r1=0,c1=0,按键则为第一行第一列，其余同理；
sbit r1=P3^0;
sbit r2=P3^1;
sbit r3=P3^2;
sbit r4=P3^3;
sbit c1=P4^4;
sbit c2=P4^2;
sbit c3=P3^5;
sbit c4=P3^4;

注意按键端口表示方法，可参考：

https://blog.csdn.net/fanjufei123456/article/details/104263738

3、全部代码

text.c

#include<stc15f2k60s2.h>
#include "onewire.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

void delay();
void display12(uchar f1,uchar f2);
void display34(uchar f3,uchar f4);
void display56(uchar f5,uchar f6);
void display78(uchar f7,uchar f8);
void allinit();
void key_scan();
void Time0_init();
void delayms(uchar ms);

sbit r1=P3^0;
sbit r2=P3^1;
sbit r3=P3^2;
sbit r4=P3^3;
sbit c1=P4^4;
sbit c2=P4^2;
sbit c3=P3^5;
sbit c4=P3^4;

sbit led_light=P0^0;

uchar code tab[]={0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90,0XBF,0XFF};

uchar tmin=20;
uchar tmax=30;
uchar mode_1=0;  //温度显示桌面
uchar wendu=0;   //实时温度显示
uchar f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8;
uint count=0;
uchar clean=0;
uchar led1=0;
uchar flag=0;
uchar num=0;

void main(){
allinit();
Time0_init();
ET0=1;
EA=1;
while(1)
{
   key_scan();
   if(mode_1==0)
   {
     wendu=get_wendu();
     if(wendu<tmin)
	 {
	   led1=0;
	   f1=10;f2=0;f3=10;f4=11;f5=11;f6=11;f7=wendu/10;f8=wendu%10;
	 }
	 else if((wendu>=tmin)&&(wendu<=tmax))   
	 {
	   led1=1;
	   f1=10;f2=1;f3=10;f4=11;f5=11;f6=11;f7=wendu/10;f8=wendu%10;
	 }
	 else if(wendu>tmax)
	 {
	   led1=2;
	   f1=10;f2=2;f3=10;f4=11;f5=11;f6=11;f7=wendu/10;f8=wendu%10;
	 }
   }

   else if(mode_1==1)
   {
     if(clean==1)
	 {
	   clean=0;
       f1=10;f2=11;f3=11;f4=11;f5=11;f6=10;f7=11;f8=11;
	 }
	 if((f2==11)&&(flag==1))
	 {
	    flag=0;
	    f2=num;
	 }
	 else if((f3==11)&&(flag==1))
	 {
	    flag=0;
		f3=num;
	 }
	 else if((f7==11)&&(flag==1))
	 {
	    flag=0;
		f7=num;
	 }
	 else if((f8==11)&&(flag==1))
	 {
	    flag=0;
		f8=num;

	   if((f2*10+f3)<(f7*10+f8))
	   {
	      f1=10;f2=11;f3=11;f4=11;f5=11;f6=10;f7=11;f8=11;
		  P2=0X80;
		  P0=0XFD;
	   }
     }
}
  
   display12(f1,f2);
   display34(f3,f4);
   display56(f5,f6);
   display78(f7,f8);
}
}



void key_scan(){
r1=1;r2=1;r3=1;r4=1;
c1=0;c2=1;c3=1;c4=1;
if(!r1)
{
delayms(5); 
{
   num=0;
   flag=1;
}
while(!r1);
}

else if(!r2)
{
   delayms(5);
{
   num=3;
   flag=1;
}
while(!r2);
}

else if(!r3) 
{
  delayms(5);
{
   num=6;
   flag=1;
}
while(!r3);
}
 
else if(!r4)
{
   delayms(5); 
{
   num=9;
   flag=1;
}
while(!r4);
}


r1=1;r2=1;r3=1;r4=1;
c1=1;c2=0;c3=1;c4=1;
if(!r1)
{
delayms(5);
{
   num=1;
   flag=1;
}
while(!r1);
}
else if(!r2)
{
   delayms(5);
{
   num=4;
   flag=1;
}
while(!r2);
}

else if(!r3)
{
  delayms(5);
{
   num=7;
   flag=1;
}
while(!r3);
}
else if(!r4)
{
 delayms(5);
{
 if(mode_1==0)
 {
    mode_1=1;
	EA=0;
	ET0=0;
	P2=0X80;P0=0XFF;
	P2=0XC0;P0=0XFF;P2=0XFF;P0=0XFF;
	f1=10;f2=11;f3=11;f4=11;f5=11;f6=10;f7=11;f8=11;
 }
 else if(mode_1==1)
 {
    mode_1=0;
	EA=1;ET0=1;
	P2=0X80;P0=0XFF;
	tmin=f7*10+f8;
	tmax=f2*10+f3;
 }

}
while(!r4);
}

r1=1;r2=1;r3=1;r4=1;
c1=1;c2=1;c3=0;c4=1;
if(!r1)
{
delayms(5);
{
  num=2;
  flag=1;
}
while(!r1);
}
else if(!r2)
{
delayms(5);
{
  num=5;
  flag=1;
}
while(!r2);
}
else if(!r3)
{
delayms(5);
{
  num=8;
  flag=1;
}
while(!r3);
}
else if(!r4)
{
  delayms(5);
{
  clean=1;
}
while(!r4);
}

}


void delay(){
uchar i,j;
for(i=10;i>0;i--)
for(j=200;j>0;j--);
}

void allinit(){
P2=0XA0;P0=0X00;P2=0X80;P0=0XFF;
P2=0XC0;P0=0XFF;P2=0XFF;P0=0XFF;
}

void display12(uchar f1,uchar f2){
P2=0XC0;P0=0X01;P2=0XFF;P0=tab[f1];
delay();
P2=0XC0;P0=0X02;P2=0XFF;P0=tab[f2];
delay();
}

void display34(uchar f3,uchar f4){
P2=0XC0;P0=0X04;P2=0XFF;P0=tab[f3];
delay();
P2=0XC0;P0=0X08;P2=0XFF;P0=tab[f4];
delay();
}

void display56(uchar f5,uchar f6){
P2=0XC0;P0=0X10;P2=0XFF;P0=tab[f5];
delay();
P2=0XC0;P0=0X20;P2=0XFF;P0=tab[f6];
delay();
}

void display78(uchar f7,uchar f8){
P2=0XC0;P0=0X40;P2=0XFF;P0=tab[f7];
delay();
P2=0XC0;P0=0X80;P2=0XFF;P0=tab[f8];
delay();
}

void Time0_init(){
TMOD=0x01;
TH0=(65536-10000)/256;	//10000us=10ms=0.01s
TL0=(65536-10000)%256;
TR0=1;
}

void Time0_service() interrupt 1
{
TH0=(65536-10000)/256;	//10000us=10ms=0.01s
TL0=(65536-10000)%256;
count++;
if(led1==0)
{
  {
    P2=0XA0;P0=0X00;P2=0X80;P0=0XFF;
  }
   if(count==80)
   {
     count=0;
	 led_light=~led_light;	 
   }
   
}

if(led1==1)
{
   {
    P2=0XA0;P0=0X00;P2=0X80;P0=0XFF;
   }
   if(count==40)
   {
      count=0;
      led_light=~led_light;
   }
}

if(led1==2)
{
   {
    P2=0XA0;P0=0X00;P2=0X80;P0=0XFF;
   }
   if(count==20)
   {
      count=0;
	  led_light=~led_light;
   }
}
}

void delayms(uchar ms){
uchar i,j,k;
for(k=ms;k>0;k--)
{
   i=12;
   j=169;
   do
   {
     while(j--);
   }
   while(i--);
}
}

onewire.c

#include "onewire.h"

//单总线延时函数
void Delay_OneWire(unsigned int t)
{
  t=t*12;
  while(t--);
}

//DS18B20芯片初始化
bit Init_DS18B20(void)
{
	bit initflag = 0;
	DQ = 1;
	Delay_OneWire(12);
	DQ = 0;
	Delay_OneWire(80); 
	DQ = 1;
	Delay_OneWire(10); 
	initflag = DQ;    
	Delay_OneWire(5);
  
	return initflag;
}

//通过单总线向DS18B20写一个字节
void Write_DS18B20(unsigned char dat)
{
	unsigned char i;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DQ = 0;
		DQ = dat&0x01;
		Delay_OneWire(5);
		DQ = 1;
		dat >>= 1;
	}
	Delay_OneWire(5);
}

//从DS18B20读取一个字节
unsigned char Read_DS18B20(void)
{
	unsigned char i;
	unsigned char dat;
  
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DQ = 0;
		dat >>= 1;
		DQ = 1;
		if(DQ)
		{
			dat |= 0x80;
		}	    
		Delay_OneWire(5);
	}
	return dat;
}

unsigned char get_wendu(){
unsigned char temp,high,low;

Init_DS18B20();
Write_DS18B20(0XCC);
Write_DS18B20(0X44);
Delay_OneWire(200);

Init_DS18B20();
Write_DS18B20(0XCC);
Write_DS18B20(0XBE);

low=Read_DS18B20();
high=Read_DS18B20();

temp=(low>>4)|(high<<4);

return temp;
}

onewire.h

#ifndef _ONEWIRE_H
#define _ONEWIRE_H

#include "stc15f2k60s2.h"

#define OW_SKIP_ROM 0xcc
#define DS18B20_CONVERT 0x44
#define DS18B20_READ 0xbe

//IC引脚定义
sbit DQ = P1^4;

//函数声明
void Delay_OneWire(unsigned int t);
void Write_DS18B20(unsigned char dat);
bit Init_DS18B20(void);
unsigned char Read_DS18B20(void);
unsigned char get_wendu();

#endif

范飓风

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