關于魚缸水位控制單片機+PCF8591水位模擬溫度采集程序+Proteus仿真

ID:720305 · 發表于 2020-4-18 17:20

仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）

單片機源程序如下:
Mob Qing:
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>

typedef unsigned char u8;                // 重命名類型u8簡化代碼編寫
typedef unsigned int u16;

#define LCD1602_DATA_PORT       P0                      // LCD1602的8位數據端口
#define  PCF8591 0x90 //PCF8591 地址

#define  NOP() _nop_() /* 定義空指令 */
#define  _Nop()  _nop_() /*定義空指令*/

sbit       gLcd1602_E       = P2^7;                      // LCD1602控制總線的使能信號
sbit       gLcd1602_RW = P2^6;                      // LCD1602控制總線的讀寫選擇信號
sbit       gLcd1602_RS = P2^5;                      // LCD1602控制總線的數據/命令選擇信號

sbit       SCL = P2^0;    //I2C  時鐘
sbit       SDA = P2^1;    //I2C  數據

sbit       Dj = P3^1;    //電機控制信號
sbit       gIO = P3^7;                                        // DS18B20的單總線IO接在P3.7上
bit ack;                /*應答標志位*/

u16 tDisp = 0;                                     // 用來存儲乘以10倍后的溫度值

/*************** 注意下面的是延時函數 ******************/
void delay15us(void)
{
unsigned char a;
for(a=6;a>0;a--);
}

void delay45us(void)
{
unsigned char a;
for(a=21;a>0;a--);
}

void delay70us(void)
{
unsigned char a,b;
for(b=1;b>0;b--)
      for(a=32;a>0;a--);
}

void delay750us(void)
{
unsigned char a,b;
for(b=83;b>0;b--)
      for(a=3;a>0;a--);
}

void delay1ms(void)
{
unsigned char a,b,c;
for(c=1;c>0;c--)
      for(b=142;b>0;b--)
         for(a=2;a>0;a--);
}
void delay5ms(void)
{
unsigned char a,b;
for(b=19;b>0;b--)
      for(a=130;a>0;a--);
}

void delay250ms(void) //誤差 0us
{
unsigned char a,b,c;
for(c=11;c>0;c--)
      for(b=92;b>0;b--)
         for(a=122;a>0;a--);
}
/*******************************************************************
                  起動總線函數
函數原型: void  Start_I2c();
功能:    啟動I2C總線,即發送I2C起始條件.
********************************************************************/
void Start_I2c()
{
  SDA=1;       /*發送起始條件的數據信號*/
  _Nop();
  SCL=1;
  _Nop();       /*起始條件建立時間大于4.7us,延時*/
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  SDA=0;       /*發送起始信號*/
  _Nop();       /* 起始條件鎖定時間大于4μs*/
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  SCL=0;    /*鉗住I2C總線，準備發送或接收數據 */
  _Nop();
  _Nop();
}

/*********************************************************

Mob Qing:
/*******************************************************************
                  結束總線函數
函數原型: void  Stop_I2c();
功能:    結束I2C總線,即發送I2C結束條件.
********************************************************************/
void Stop_I2c()
{
  SDA=0;    /*發送結束條件的數據信號*/
  _Nop();    /*發送結束條件的時鐘信號*/
  SCL=1;    /*結束條件建立時間大于4μs*/
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  SDA=1;    /*發送I2C總線結束信號*/
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
  _Nop();
}

/*******************************************************************
               字節數據發送函數
函數原型: void  SendByte(UCHAR c);
功能:    將數據c發送出去,可以是地址,也可以是數據,發完后等待應答,并對
      此狀態位進行操作.(不應答或非應答都使ack=0)
         發送數據正常，ack=1; ack=0表示被控器無應答或損壞。
********************************************************************/
void  SendByte(unsigned char  c)
{
unsigned char  BitCnt;

for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++)  /*要傳送的數據長度為8位*/
{
   if((c<<BitCnt)&0x80)SDA=1; /*判斷發送位*/
   else  SDA=0;
   _Nop();
   SCL=1;             /*置時鐘線為高，通知被控器開始接收數據位*/
   _Nop();
   _Nop();          /*保證時鐘高電平周期大于4μs*/
   _Nop();
   _Nop();
   _Nop();
   SCL=0;
}

_Nop();
_Nop();
SDA=1;             /*8位發送完后釋放數據線，準備接收應答位*/
_Nop();
_Nop();
SCL=1;
_Nop();
_Nop();
_Nop();
if(SDA==1)ack=0;
   else ack=1;       /*判斷是否接收到應答信號*/
SCL=0;
_Nop();
_Nop();
}

/*******************************************************************
               字節數據接收函數
函數原型: UCHAR  RcvByte();
功能:       用來接收從器件傳來的數據,并判斷總線錯誤(不發應答信號)，
      發完后請用應答函數應答從機。
********************************************************************/
unsigned char RcvByte()
{
  unsigned char  retc;
  unsigned char  BitCnt;

  retc=0;
  SDA=1;                   /*置數據線為輸入方式*/
  for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++)
   {
      _Nop();
      SCL=0;                /*置時鐘線為低，準備接收數據位*/
      _Nop();
      _Nop();                /*時鐘低電平周期大于4

Mob Qing:
SCL=0;
  _Nop();
  _Nop();
  return(retc);
}

Mob Qing:
                  應答子函數
函數原型:  void Ack_I2c(bit a);
功能:    主控器進行應答信號(可以是應答或非應答信號，由位參數a決定)
********************************************************************/
void Ack_I2c(bit a)
{
      if(a==0)SDA=0;             /*在此發出應答或非應答信號 */
      else SDA=1;
      _Nop();
      _Nop();
      _Nop();
      SCL=1;
      _Nop();
      _Nop();                   /*時鐘低電平周期大于4μs*/
      _Nop();
      _Nop();
      _Nop();
      SCL=0;                   /*清時鐘線，鉗住I2C總線以便繼續接收*/
      _Nop();
      _Nop();
}
/*********************************************************************
* 函數名    : Lcd1602WaitNoBusy
* 函數功能                : 阻塞等待LCD1602直到不忙狀態
* 參數列表    : 無
* 函數輸出          : 無
*********************************************************************/
void Lcd1602WaitNoBusy(void)  //忙檢測函數，判斷bit7是0，允許執行；1禁止
{
u8 sta = 0;    //

LCD1602_DATA_PORT = 0xff;
gLcd1602_RS = 0;
gLcd1602_RW = 1;
do
{
      gLcd1602_E = 1;
      sta = LCD1602_DATA_PORT;
      gLcd1602_E = 0; //使能，用完就拉低，釋放總線
}while(sta & 0x80);
}

/*********************************************************************
* 函數名    : Lcd1602WriteCmd
* 函數功能                : 按照LCD1602低層時序向LCD內部寫入8位命令字
* 參數列表    : cmd - 待寫入的8位命令字
* 函數輸出          : 無
*********************************************************************/

Mob Qing:
void Lcd1602WriteCmd(u8 cmd)
{
      Lcd1602WaitNoBusy();             // 先等待LCD1602處于不忙狀態

      gLcd1602_E = 0;                   // 禁止LCD
      gLcd1602_RS = 0;                         // 選擇發送命令模式
      gLcd1602_RW = 0;                         // 選擇寫入模式
      LCD1602_DATA_PORT = cmd; // 將1字節命令字放入8位并行數據端口
      gLcd1602_E = 1;                         // 使能LED
      gLcd1602_E = 0;                               // 禁止LCD
}

/*********************************************************************
* 函數名    : Lcd1602WriteData
* 函數功能                : 按照LCD1602低層時序向LCD內部寫入8位數據
* 參數列表    : cmd - 待寫入的8位命令字
* 函數輸出          : 無
*********************************************************************/
void Lcd1602WriteData(u8 dat)
{
      Lcd1602WaitNoBusy();             // 先等待LCD1602處于不忙狀態

      gLcd1602_E = 0;                   // 禁止LCD
      gLcd1602_RS = 1;                         // 選擇發送數據模式
      gLcd1602_RW = 0;                         // 選擇寫入模式
      LCD1602_DATA_PORT = dat; // 將1字節命令字放入8位并行數據端口
      gLcd1602_E = 1;                         // 使能LED
      gLcd1602_E = 0;                               // 禁止LCD
}

/************* 上面是底層時序函數，下面是高層時序函數 **************/

/*********************************************************************
* 函數名    : Lcd1602SetCursor
* 函數功能                : 本函數用來設置當前光標位置，其實就是設置當前正在編輯
*                                  的位置，其實就是內部的數據地址指針，其實就是RAM顯存
*                                  的偏移量
* 參數列表    : x - 橫向坐標，范圍是0-15
*                                  y - 縱向坐標，0表示上面一行，1表示下面一行
* 函數輸出          : 無
*********************************************************************/

Mob Qing:
void Lcd1602SetCursor(u8 x, u8 y)       // 坐標顯示
{
u8 addr = 0;

         switch (y)
      {
            case 0:                                              // 上面一行
                     addr = 0x00 + x;             break;
            case 1:                                              // 下面一行
                     addr = 0x40 + x;                break;
            default:
                                                                     break;
      }
Lcd1602WriteCmd(addr | 0x80);
}

/********************************************************************
* 名稱 : write_sfm2(uchar hang,uchar add,uchar date)
* 功能 : 顯示2位十進制數，如果要讓第一行，第五個字符開始顯示"23" ，調用該函數如下
               write_sfm1(1,5,23)
* 輸入 : 行，列，需要輸入1602的數據
* 輸出 : 無
***********************************************************************/
void write_sfm2(u8 hang,u8 add,u16 date)
{
      if(hang==1)
            Lcd1602WriteCmd(0x80+add);
      else
            Lcd1602WriteCmd(0x80+0x40+add);
      Lcd1602WriteData(0x30+date/10%10);
      Lcd1602WriteData(0x30+date%10);
}

/*********************************************************************
* 函數名    : Lcd1602ShowStr
* 函數功能                : 從坐標(x,y)開始顯示字符串str，注意這個函數不能跨行
*                                  顯示，因為顯存地址是不連續的。
* 參數列表    : x - 橫向坐標，范圍是0-15
*                                  y - 縱向坐標，0表示上面一行，1表示下面一行
*                                  pStr - 指向待顯示的字符串的指針
* 函數輸出          : 無
*********************************************************************/
void Lcd1602ShowStr(u8 x, u8 y, u8 *pStr)    //顯示字符串
{
Lcd1602SetCursor(x, y);    //當前字符的坐標
while (*pStr != '\0')
{
      Lcd1602WriteData(*pStr++);
}
}

/*********************************************************************

Mob Qing:
* 函數名    : Lcd1602Init
* 函數功能                : 按照LCD1602低層時序進行初始化序列
* 參數列表    : 無
* 函數輸出          : 無
*********************************************************************/
void Lcd1602Init(void)
{
      Lcd1602WriteCmd(0x38);       // 按照數據手冊的初始化時序，先發送38H
      delay5ms();                                     // 延時5ms
      Lcd1602WriteCmd(0x38);       // 按照數據手冊的初始化時序，先發送38H
      delay5ms();                                     // 延時5ms
      Lcd1602WriteCmd(0x38);       // 按照數據手冊的初始化時序，先發送38H
      delay5ms();                                     // 延時5ms
      Lcd1602WriteCmd(0x38);             // 顯示模式設置
      Lcd1602WriteCmd(0x08);             // 關閉顯示
      Lcd1602WriteCmd(0x01);             // 清屏（同時清數據指針）
      Lcd1602WriteCmd(0x06);             // 讀寫后指針自動加1，寫1個字符后整屏顯示不移動
      Lcd1602WriteCmd(0x0c);             // 開顯示，不顯示光標
}

void write_sfm(u8 hang,u8 add,u16 date)
{
      if(hang==1)
            Lcd1602WriteCmd(0x80+add);
      else
            Lcd1602WriteCmd(0x80+0x40+add);
      Lcd1602WriteData('L');
      Lcd1602WriteData('e');
      Lcd1602WriteData('v');
      Lcd1602WriteData('e');
      Lcd1602WriteData('l');
      Lcd1602WriteData(':');
      Lcd1602WriteData(0x30+date/100);
      Lcd1602WriteData(0x30+date%100/10);
      Lcd1602WriteData(0x30+date%10);
      Lcd1602WriteData('C');
      Lcd1602WriteData('m');
}
void write_wendu(u8 hang,u8 add,u16 date)          //顯示溫度用
{
      if(hang==1)
            Lcd1602WriteCmd(0x80+add);
      else
            Lcd1602WriteCmd(0x80+0x40+add);
      Lcd1602WriteData('W');
      Lcd1602WriteData('e');
      Lcd1602WriteData('n');
      Lcd1602WriteData('d');
      Lcd1602WriteData('u');
      Lcd1602WriteData(':');
      Lcd1602WriteData(0x30+date%1000/100);
      Lcd1602WriteData(0x30+date%100/10);
      Lcd1602WriteData('.');
      Lcd1602WriteData(0x30+date%10);
      Lcd1602WriteData(0xdf);
      Lcd1602WriteData('C');
}
/*******************************************************************

Mob Qing:
ADC發送字節[命令]數據函數
*******************************************************************/
bit ISendByte(unsigned char sla,unsigned char c)
{
Start_I2c();             //啟動總線
SendByte(sla);          //發送器件地址
if(ack==0)return(0);
SendByte(c);             //發送數據
if(ack==0)return(0);
Stop_I2c();             //結束總線
return(1);
}

/*******************************************************************
ADC讀字節數據函數
*******************************************************************/
unsigned char IRcvByte(unsigned char sla)
{  unsigned char c;

Start_I2c();       //啟動總線
SendByte(sla+1);    //發送器件地址
if(ack==0)return(0);
c=RcvByte();       //讀取數據0

Ack_I2c(1);          //發送非就答位
Stop_I2c();          //結束總線
return(c);
}

/*********************************************************************
* 函數名    : Ds18b20Init
* 函數功能                : 按照DS18B20底層時序要求進行傳感器初始化
* 參數列表    : 無
* 函數輸出          : 若初始化成功則返回0，否則返回1
*********************************************************************/

Mob Qing:
u8 Ds18b20Init(void)
{
      u8 i = 0;

      gIO = 0;                      // 時序要求將總線拉低480us~960us
      delay750us();             // 實際延時750us，符合480-960之間的條件
      gIO = 1;                      // 然后拉高總線，如果DS18B20做出反應會將在15us~60us后總線被拉低

      i = 0;
      while (gIO)                      // 等待DS18B20拉低總線
      {
            i++;
            if(i>5)                      // 等待 15*5=75us，如果還沒拉低則可以認為初始化失敗了
            {
                     return 1;       // 初始化失敗
            }
            delay15us();       // 隔15us查看一下是否收到DS18B20的回應
      }
      return 0;                      //初始化成功
}

/*********************************************************************
* 函數名    : Ds18b20WriteByte
* 函數功能                : 按照DS18B20底層時序要求向DS18B20寫入1字節數據
* 參數列表    : dat - 待寫入的1字節數據
* 函數輸出          : 無
*********************************************************************/
static void Ds18b20WriteByte(u8 dat)
{
      u16 i = 0, j = 0;

      for (j=0; j<8; j++)
      {
            gIO = 0;                            // 每寫入一位數據之前先把總線拉低1us
            i++;
            gIO = dat & 0x01;                // 然后寫入一個數據，從最低位開始
            delay70us();                      // 時序要求最少60us
            gIO = 1;                               // 然后釋放總線，至少1us給總線恢復時間才能接著寫入第二個數值
            dat >>= 1;
      }
}

/*********************************************************************
* 函數名    : Ds18b20ReadByte
* 函數功能                : 按照DS18B20底層時序要求從DS18B20中讀取1字節數據
* 參數列表    : 無
* 函數輸出          : 返回讀取到的1字節數據
*********************************************************************/
u8 Ds18b20ReadByte(void)
{
      u8 byte = 0, bi = 0;
      u16 i = 0, j = 0;

      for (j=8; j>0; j--)
      {
            gIO = 0;             // 先將總線拉低1us
            i++;
            gIO = 1;             // 然后釋放總線
            i++;
            i++;                      // 延時6us等待數據穩定
            bi = gIO;                // 讀取數據，從最低位開始讀取
            /*將byte左移一位，然后與上右移7位后的bi，注意移動之后移掉那位補0。*/
            byte = (byte >> 1) | (bi << 7);
            //byte |= (bi << (8-j));
            delay45us();
      }
      return byte;
}

Mob Qing:
void Ds18b20TempConvertCmd(void)
{
      Ds18b20Init();
      delay1ms();
      Ds18b20WriteByte(0xcc);             // 跳過ROM操作命令
      Ds18b20WriteByte(0x44);          // 溫度轉換命令
      delay250ms();                               // 等待轉換成功，750ms肯定夠了
}

void Ds18b20TempReadCmd(void)
{
      Ds18b20Init();
      delay1ms();
      Ds18b20WriteByte(0xcc);                // 跳過ROM操作命令
      Ds18b20WriteByte(0xbe);                // 發送讀取溫度命令
}

/*********************************************************************
* 函數名    : main
* 函數功能                : 主函數
* 參數列表    : 無
* 函數輸出          : 無
*********************************************************************/
u16 Adc_value = 0;
void main(void)
{
      u8 water_level = 0;                                  //液位顯示
      u16 temp = 0;                                        // 用來暫存12位的AD值
      u8 tmh = 0, tml = 0;                      // 用來暫存2個8位值
      double wendu = 0;                                     // 用來存儲轉換后以攝氏度為單位的溫度值
      Lcd1602Init();
      Dj = 0;
      while (1)
      {
            ISendByte(PCF8591,0x41);
            IRcvByte(PCF8591);  //ADC1
            ISendByte(PCF8591,0x42);
            Adc_value=IRcvByte(PCF8591);  //ADC1
            water_level = Adc_value/2;
            if(water_level>120)water_level=120;
            write_sfm(1,0,water_level);

            Ds18b20TempConvertCmd();             // 先寫入轉換命令
            Ds18b20TempReadCmd();                      // 然后等待轉換完后發送讀取溫度命令
            tml = Ds18b20ReadByte();             // 讀取溫度值共16位，先讀低字節
            tmh = Ds18b20ReadByte();             // 再讀高字節

            temp = tml | (tmh << 8);             // 默認是12位分辨率，前面4個S位是符號位

            wendu = temp * 0.0625;
            tDisp = (u16)(wendu * 10);                      // 為方便顯示將溫度值乘以10后強轉為u16
            write_wendu(2,0,tDisp);//溫度實時顯示后
      }
}

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PCF8591水位模擬溫度采集.zip (154.2 KB, 下載次數: 126)