单片机应用技术（第2版）课件 项目6 智能控制系统开发

综合应用与系统设计智能控制系统开发

单片机应用技术（第2版）模块四：综合应用与系统设计项目五智能控制系统开发任务一

步进电机控制与状态显示项目描述与任务目标项目描述

本项目旨在引导学习者综合运用电子电路设计、微控制器编程、传感器集成等多领域知识，完成4套具备实用价值的智能控制系统开发实践。项目以不同控制对象为核心切入点，通过理论探究与动手操作相结合的方式，帮助学习者掌握智能系统从硬件搭建到软件开发、调试的全流程开发技能。

在项目实施中，学习者将围绕步进电机、直流电机、温度控制和倒计时功能深入实践：首先系统梳理各控制对象的工作原理、驱动模式及控制逻辑；随后利用微控制器搭建硬件电路，编写控制程序实现各种控制功能；同时结合各种显示设备，设计直观的状态显示界面，实时反馈控制对象的状态。

通过本项目的实践，学习者不仅能巩固步进电机、直流电机、温度控制等专项知识，更能培养工程思维与问题解决能力，为后续复杂智能系统的设计与开发积累宝贵经验。知识目标了解LCD液晶显示屏显示方法和步进电机控制方法；能力目标能正确编写LCD显示程序；能控制步进电机动转。素养目标培养“工匠精神”与严谨细致的技术思维，培养“理论联系实际”的学习习惯与问题解决能力。一.步进电机的驱动原理实物图

内部接线

电路原理图步进电机正转依次驱动第1、2、3、4相线圈，步进电机反转依次驱动第4、3、2、1相线圈。二.LCD1602显示原理LCD1602是一种常见的液晶显示器件，其实物和电路图如下图所示。其中RS脚是指示当前数据口上的数据是命令还是数据选择引脚，RW脚是LCD1602读数据和写数据选择引脚，E脚是LCD1602的使能脚，7脚到14脚对应D0～D7是LCD1602的数据引脚。实物图

电路原理图二.LCD1602显示原理1.LCD1602写操作时序RS为高时表示D0～D7输出数据,RS为低时表示当前D0～D7输出命令,R/W为低表示写操作,E使能端高电平有效,时序图如图6-4所示,具体操作顺序为先输出RS,再输出R/W,再输出数据,最后控制使能端先高后低。二.LCD1602显示原理3.LCD1602常用指令介绍LCD1602常用的指令有设置显示模式、显示开关、清屏指令等功能指令码功能说明D7D6D5D4D3D2D1D0显示模式设置00111000设置显示模式为16字符2行每个字符点阵为5列7行，使用8位数据接口显示开/关光标设置00001000关闭显示00000110读或写一个字符后地址指针加一00001100开显示无光标清屏00000001显示清屏

，数据指针清零，所有显示清零二.LCD1602显示原理4..LCD1602初始化二.LCD1602显示原理5.LCD1602自定义字符取模

１１１１１

１

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１１１１１

ＬＣＤ１６０２内部有ＣＧＲＯＭ可以存放８个自定义字符。显示汉字“日”在需要显示的位为１，不需要显示的为0。“日”字在ＬＣＤ１６０２中存放的字模数据为{０Ｘ１ｆ，０Ｘ１１，０Ｘ１１，０Ｘ１ｆ，０Ｘ１１，０Ｘ１１，０Ｘ１ｆ}二.LCD1602显示原理6.LCD1602字模数据存入将取好字模的数据依次存入ＣＧＲＯＭ地地址０Ｘ４０～０ＸＦ７中，即完成了第一个自定义字符存字模工作。其操作流程如下所示：二.LCD1602显示原理7.调用CGROM内容的字模在需要使用自定义字模时只需要给0X00即可显示汉字“日”第几个自定义字符CGROM地址首位调用自定义字符的数据第几个自定义字符CGROM地址首位调用自定义字符的数据00X400X0040X600X0410X480X0150X680X0520X500X0260X700X0630X580X0370X780X07二.LCD1602显示原理8.LCD1602显示自定义符号关键程序将自定义字符的字模存入CGROM中的程序如下所示。for(i=0;i<8;i++){LCD__Write_Com(0X40+i); //0X40表示存入的是第一个自定义字符的字模LCD__Write__Data(tab[i]); //tab中存放的是LCD1062的自定义字模数据}在LCD1602上显示自定义字符的程序如下所示.LCD__Write_Com(0X80);//在第一行第一个字符处显示字符二.LCD1602显示步进电机状态程序流程图模块四：综合应用与系统设计项目五智能控制系统开发任务二

直流电机调速与温度联动任务目标知识目标了解STC89C52生成PWM的方法，通过ADC0809采集PT100温度的方法。能力目标能使用定时器生成PWM波形；能使用ADC0809采集PT100采集温度。素养目标培养严谨规范的工程思维与工匠精神；提升解决实际硬件问题的实践素养与创新意识；培养团队沟通与协同解决技术难题的能力。一、温度采集电路使用ADC0809来采集PT100温度，实物和电路如图6-8所示，电阻R102与PT100构成串联分压电路，通过P8将模拟信号送到ADC0809转换数字量送入单片机。实物图

电路原理图二、采集PT100温度与ＰＣ机通信的电路设计ＰＣ机的串口(ＣＯＭ口)遵循ＲＳ２３２标准，其逻辑电平为±１２Ｖ(逻辑“１”为－１２Ｖ，逻辑“０”为＋１２Ｖ)而Ｃ５１单片机引脚是ＴＴＬ电平(逻辑“１”为５Ｖ/３.３Ｖ逻辑“０”为０Ｖ)因此必须使用电平转换芯片进行连接。

使用ＭＡＸ２３２/ＳＰ３２３２芯片最经典、最可靠的方案、ＭＡＸ２３２系列芯片内部集成了电荷泵，仅需外接少量电容即可完成±５Ｖ至±１２Ｖ的电平转换，应用电路如图所示。重要原则ＰＣ端通常使用ＤＢ９接口，其２脚为ＲＸＤ(接收)，３脚为ＴＸＤ(发送)连接时需遵循“交叉直连”原则:单片机的ＴＸＤ应连接到ＰＣ的ＲＸＤ单片机的ＲＸＤ应连接到ＰＣ的ＴＸＤ。二、采集PT100温度01ADC0809与单片机通信初始化在进行温度采集时，需确保ADC0809与单片机之间的通信正常；首先，通过单片机向ADC0809发送启动信号，使其进入工作状态。02模拟信号采样与A/D转换ADC0809会对输入的模拟信号进行采样和量化，将其转换为数字量。三、ＰＷＭ简介在单片机系统中，ＰＷＭ信号的生成依赖于定时器的精确控制。通过配置定时器的工作模式和初始值，可以实现不同频率和占空比的ＰＷＭ输出。首先需要设置定时器的计数初值，这个值决定了ＰＷＭ波形的周期。接着通过调整比较值来控制占空比，当计数值小于比较值时输出高电平，反之则输出低电平。ＰＷＭ信号的极性也是一个重要参数，可以根据具体应用需求进行配置，以满足不同负载的驱动要求。四、ＳＴＣ８９Ｃ５２产生ＰＷＭ的方法

在ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机中，产生ＰＷＭ信号需要合理配置定时器和相关寄存器。选择一个合适的定时器作为ＰＷＭ信号的基础时钟源，并设置其工作模式为自动重装载模式，以确保ＰＷＭ波形的周期性。通过调整定时器的初值和重载值，可以精确控制ＰＷＭ信号的频率。

利用Ｔ０产生１０ｋＨｚ的方波，占空比可变范围为３０％~１００％，每次调整以１０％步进变化。五、程序流程图六、源程序整个程序分为ＡＤＣ０８０９初始化函数，ＡＤＣ０８０９读取指定通道模拟量函数，温度计算函数，根据温度确定ＰＷＭ占空比函数，定时器０初始化函数，定时器０中断服务函数、主函数七个部分。＃ｉｎｃｌｕｄｅ<ｒｅｇ５２.ｈ>＃ｉｎｃｌｕｄｅ<ｉｎｔｒｉｎｓ.ｈ>//ＡＤＣ０８０９引脚定义ｓｂｉｔＡＤＣ＿Ａ＝Ｐ２^0;ｓｂｉｔＡＤＣ＿Ｂ＝Ｐ２^1;ｓｂｉｔＡＤＣ＿Ｃ＝Ｐ２^2;ｓｂｉｔＡＤＣ＿ＡＬＥ＝Ｐ２^3;ｓｂｉｔＡＤＣ＿ＳＴＡＲＴ＝Ｐ２^4;ｓｂｉｔＡＤＣ＿ＥＯＣ＝Ｐ２^5;ｓｂｉｔＡＤＣ＿ＯＥ＝Ｐ２^6;//ＰＷＭ控制引脚ｓｂｉｔＭＯＴＯＲ＿ＰＷＭ＝Ｐ３^0;//全局变量ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒａｄｃ＿ｒｅｓｕｌｔ;//ＡＤＣ转换结果ｆｌｏａｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ;//计算得到的温度值ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｐｗｍ＿ｄｕｔｙ＿ｃｙｃｌｅ;//ＰＷＭ占空比(０~１００)/∗∗∗＠ｂｒｉｅｆ延时毫秒函数∗＠ｐａｒａｍｍｓ延时毫秒数∗/ｖｏｉｄｄｅｌａｙ＿ｍｓ(ｕｎｓｉｇｎｅｄｉｎｔｍｓ){ｕｎｓｉｇｎｅｄｉｎｔｉ,ｊ;ｆｏｒ(ｉ＝０;ｉ<ｍｓ;ｉ＋＋)ｆｏｒ(ｊ＝０;ｊ<１１０;ｊ＋＋);//根据晶振频率调整}/∗∗∗＠ｂｒｉｅｆＡＤＣ０８０９初始化函数∗/ｖｏｉｄＡＤＣ＿Ｉｎｉｔ(ｖｏｉｄ){ＡＤＣ＿Ａ＝０;//选择通道ＩＮ０ＡＤＣ＿Ｂ＝０;ＡＤＣ＿Ｃ＝０;ＡＤＣ＿ＡＬＥ＝０;//地址锁存使能初始为低ＡＤＣ＿ＳＴＡＲＴ＝０;//启动信号初始为低ＡＤＣ＿ＯＥ＝０;//输出使能初始为低}/∗∗∗＠ｂｒｉｅｆＡＤＣ０８０９读取指定通道模拟量∗＠ｐａｒａｍｃｈａｎｎｅｌ通道号(０－７)∗＠ｒｅｔｕｒｎ转换结果(０－２５５)∗/ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒＡＤＣ＿Ｒｅａｄ(ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｃｈａｎｎｅｌ){ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｒｅｓｕｌｔ;//设置通道地址ＡＤＣ＿Ａ＝ｃｈａｎｎｅｌ＆０ｘ０１;ＡＤＣ＿Ｂ＝(ｃｈａｎｎｅｌ>>１)＆０ｘ０１;ＡＤＣ＿Ｃ＝(ｃｈａｎｎｅｌ>>２)＆０ｘ０１;//锁存地址ＡＤＣ＿ＡＬＥ＝１;＿ｎｏｐ＿();＿ｎｏｐ＿();ＡＤＣ＿ＡＬＥ＝０;六、源程序//启动转换ＡＤＣ＿ＳＴＡＲＴ＝１;＿ｎｏｐ＿();＿ｎｏｐ＿();ＡＤＣ＿ＳＴＡＲＴ＝０;//等待转换结束ｗｈｉｌｅ(ＡＤＣ＿ＥＯＣ＝＝０);//读取转换结果ＡＤＣ＿ＯＥ＝１;ｒｅｓｕｌｔ＝Ｐ１;//从Ｐ１口读取数据ＡＤＣ＿ＯＥ＝０;ｒｅｔｕｒｎｒｅｓｕｌｔ;}/∗∗∗＠ｂｒｉｅｆＰＴ１００温度计算函数∗＠ｐａｒａｍａｄｃ＿ｖａｌＡＤＣ采样值(０~２５５)∗＠ｒｅｔｕｒｎ计算出的温度值(摄氏度)∗/ｆｌｏａｔＣａｌｃｕｌａｔｅ＿Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ(ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒａｄｃ＿ｖａｌ){ｆｌｏａｔｖｏｌｔａｇｅ＿ｒａｔｉｏ,ｒ＿ｐｔ１００,ｔｅｍｐ;//防止除零错误ｉｆ(ａｄｃ＿ｖａｌ＝＝０)ａｄｃ＿ｖａｌ＝１;//计算电压比例ｖｏｌｔａｇｅ＿ｒａｔｉｏ＝(ｆｌｏａｔ)ａｄｃ＿ｖａｌ/２５５.０;//计算ＰＴ１００阻值(１００Ω固定电阻分压)ｒ＿ｐｔ１００＝１００.０∗((５.０/(ｖｏｌｔａｇｅ＿ｒａｔｉｏ∗５.０))－１);//根据ＰＴ１００特性计算温度(简化线性模型)//Ｒ(Ｔ)＝Ｒ０(１＋αＴ),所以Ｔ＝(Ｒ－Ｒ０)/(Ｒ０∗α)//α≈０.００３８５(铂电阻温度系数)ｔｅｍｐ＝(ｒ＿ｐｔ１００－１００.０)/(１００.０∗０.００３８５);ｒｅｔｕｒｎｔｅｍｐ;}/∗∗∗＠ｂｒｉｅｆ根据温度确定ＰＷＭ占空比∗＠ｐａｒａｍｔｅｍｐ当前温度∗＠ｒｅｔｕｒｎＰＷＭ占空比(０~１００)∗/ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒＧｅｔ＿ＰＷＭＤｕｔｙ(ｆｌｏａｔｔｅｍｐ){ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｄｕｔｙ;//温度范围映射到占空比(假设工作范围０~１００℃)ｉｆ(ｔｅｍｐ<＝０){ｄｕｔｙ＝０;}ｅｌｓｅｉｆ(ｔｅｍｐ>＝１００){ｄｕｔｙ＝１００;}ｅｌｓｅ{ｄｕｔｙ＝(ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ)(ｔｅｍｐ);//线性映射}ｒｅｔｕｒｎｄｕｔｙ;}六、源程序/∗∗∗＠ｂｒｉｅｆ定时器０初始化(ＰＷＭ发生器)∗１６位定时器模式,用于产生ＰＷＭ波形∗/ｖｏｉｄＴｉｍｅｒ０＿Ｉｎｉｔ(ｖｏｉｄ){ＴＭＯＤ｜＝０ｘ０１;//定时器０工作在模式１(１６位)ＴＨ０＝０ｘＦＣ;//初值设定(约１ｍｓ溢出,１

２ＭＨｚ晶振)ＴＬ０＝０ｘ１８;ＥＴ０＝１;//使能定时器０中断ＥＡ＝１;//使能全局中断ＴＲ０＝１;//启动定时器０}/∗∗∗＠ｂｒｉｅｆ定时器０中断服务程序∗用于产生ＰＷＭ波形∗/ｖｏｉｄＴｉｍｅｒ０＿ＩＳＲ(ｖｏｉｄ)ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ１{ｓｔａｔｉｃｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｃｏｕｎｔ＝０;ＴＨ０＝０ｘＦＣ;//重装初值ＴＬ０＝０ｘ１８;ｃｏｕｎｔ＋＋;//计数器递增ｉｆ(ｃｏｕｎｔ>＝１００)ｃｏｕｎｔ＝０;//周期为１００ｉｆ(ｃｏｕｎｔ<ｐｗｍ＿ｄｕｔｙ＿ｃｙｃｌｅ){ＭＯＴＯＲ＿ＰＷＭ＝１;//高电平时间}ｅｌｓｅ{ＭＯＴＯＲ＿ＰＷＭ＝０;//低电平时间}}/∗∗∗＠ｂｒｉｅｆ主函数∗/ｖｏｉｄｍａｉｎ(ｖｏｉｄ){//系统初始化ＡＤＣ＿Ｉｎｉｔ();Ｔｉｍｅｒ０＿Ｉｎｉｔ();//主循环ｗｈｉｌｅ(１){//读取ＡＤＣ值ａｄｃ＿ｒｅｓｕｌｔ＝ＡＤＣ＿Ｒｅａｄ(０);//读取通道０(ＩＮ０)//计算温度ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＝Ｃａｌｃｕｌａｔｅ＿Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ(ａｄｃ＿ｒｅｓｕｌｔ);//获取ＰＷＭ占空比ｐｗｍ＿ｄｕｔｙ＿ｃｙｃｌｅ＝Ｇｅｔ＿ＰＷＭＤｕｔｙ(ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ);//延时一段时间再次测量ｄｅｌａｙ＿ｍｓ(５００);}}模块四：综合应用与系统设计项目五智能控制系统开发任务三智能家居设计任务目标知识目标(１)了解智能家居系统的整体架构与组成部分；(２)了解利用传感器(如温湿度、光敏、红外等)进行环境感知的原理。能力目标(１)能基于ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机设计核心控制单元;(２)能使用模块化思维设计各功能子系统(如安防、照明、环境监控等);(３)能集成多种传感器与执行机构(如继电器、步进电机等)实现控制联动;(４)能通过中断、定时器及通信(如串口)技术设计稳定可靠的系统控制逻辑。素养目标(１)培养系统性的工程设计思维与从需求分析到功能实现的能力;(２)提升综合运用不同技术模块解决复杂实际问题的素养;(３)锻炼独立或团队协作进行创新性方案设计与文档编制的综合能力。一、系统总体架构设计

基于STC89C52的智能家居系统包含照明灯、电机驱动模块等执行设备层，主控芯片根据处理结果输出控制信号，驱动这些执行器完成特定的动作或任务。

执行设备层本系统以STC89C52单片机作为核心控制器，负责接收并处理来自各传感器的输入信号，根据预设逻辑进行判断，并协调整个系统的运行。

核心控制器

传感器感知层该系统包含多种传感器，构成感知层，用于实时采集环境或设备状态信息（如温度、光照、位置等），并将这些信号转换为电信号输入给主控芯片。

人机交互/通信层系统通过LCD显示屏或串口通信构成人机交互与通信层，用于将系统的工作状态、数据或报警信息实时反馈给用户，方便监控与调试。二、硬件模块简介与连接执行器:ＬＥＤ

灯(模拟灯)、步进电机(模拟窗帘控制)。

执行模块人机交互:ＯＬＥＤ

显示屏(信息显示)及独立按键(模式设置、单独控制)。通信接口:ＭＡＸ２３２

芯片构成串口模块，可与电脑上位机通信。

交互与通信模块传感器:ＤＳ１８Ｂ２０(温度)、光敏电阻(光照)。

感知模块设计各模块与单片机的引脚连接，将

ＤＳ１８Ｂ２０

接

Ｐ１.０，光敏电阻通过

ＡＤＣ０８０９

连接的

ＡＤ

口连接到单片机

Ｉ/Ｏ

口；照明灯

ＬＥＤ０

接

Ｐ１.１，步进电机接

Ｐ１.４

到

Ｐ１.７。

接口连接设计控制器:ＳＴＣ８９Ｃ５２

单片机。

核心控制器

智能家居控制系统硬件设计三、ＤＳ１８Ｂ２０简介单总线通信严格依赖于精确的时序。所有操作均由主机(通常是MCU)发起，通过控制DQ线的电平高低和持续时间来发送命令和数据。

单总线通信时序与控制DS18B20是一款数字温度传感器，采用单总线(1-Wire)通信协议，具有高精度、抗干扰能力强、接口简单等特点。它可以直接将温度转换为数字信号输出，无须外部ADC转换器。DS18B20温度传感器简介单总线(1-Wire)是DallasSemiconductor(现MaximIntegrated)开发的一种异步、半双工、主从式串行通信协议。它仅使用一根数据线(DQ)和一根地线(GND)即可实现双向通信和供电(寄生供电模式)，具有接口简单、节省I/O口、便于扩展等优点，广泛应用于DS18B20、DS2401等数字温度传感器和电子识别芯片中。

单总线(1-Wire)通信协议020103DS18B20数字温度传感器与单总线通信协议010203初始化时序１.初始化时序(复位脉冲＋存在脉冲)这是每次通信开始前的“握手”过程，用于检测总线上是否存在从机设备，并使其同步，如图

６￣１１

所示。

主机复位脉冲:主机将

ＤＱ

线拉低至少

４８０μｓ(最小值)，然后释放(拉高)。

从机存在脉冲:从机在检测到主机释放总线后，会在

１５~６０μｓ

内将

ＤＱ

线拉低

６０~２４０μｓ，作为响应。

主机接收检测:主机在释放总线后，会切换到接收模式，并在

６０~２４０μｓ

的时间窗口

内采样

ＤＱ

线。

如果采样到低电平，则表示总线上有从机设备存在，初始化成功。写时序２.写时序(写“０”和写“１”)主机向从机写入

１

位数据。

无论是写“０”还是写“１”，都以主机拉低

ＤＱ

线开始，区别

在于低电平的持续时间。

写“０”时序，如图

６￣１２

所示:主机拉低

ＤＱ

线；保持低电平

６０~１２０μｓ(典型值)；主机

释放总线(拉高)。

从机在主机拉低后的

１５~６０μｓ

采样

ＤＱ

线，若为低电平则判定为“０”。

整个写“０”时隙至少持续

６０μｓ，之后需要至少

１μｓ

的恢复时间。

从机在主机拉低后的

１５~６０μｓ

内采样

ＤＱ

线，若为高电平则判定为“１”。

整个写“１”时隙同样至少持续

６０μｓ，之后需要恢复时间。读时序３.主机从从机读取

１

位数据

读时序由主机发起，通过一个短暂的拉低脉冲来“请求”数据，然后从机在特定的时

间窗口内控制总线电平，如图

６￣１４

所示。

读时序步骤:①主机拉低

ＤＱ

线至少

１μｓ，然后释放(拉高)，启动读时隙。

②从机在检测到主机释放总线后，如果要发送“０”，则继续拉低

ＤＱ

线；如果要发送

“１”，则释放总线(ＤＱ

被上拉电阻拉高)。

③主机在启动读时隙后的

１５μｓ

内，必须完成对

ＤＱ

线的采样。

采样到的电平即为读

取到的数据位(０

或

１)。

④整个读时隙至少持续

６０μｓ，之后需要恢复时间。三、ＤＳ１８Ｂ２０简介

功能命令ROM命令在成功完成初始化(复位)后，主机将发送一系列命令来操作总线上的从机设备。命令分为ROM命令和功能命令两大类。ROM命令(5位命令码)用于在总线上有多个从机设备时，寻址特定的设备。每个单总线器件都有一个全球唯一的64位ROMID(包括8位家族码、48位序列号和8位CRC校验码)。搜索ROM[0xF0]:主机通过此命令可以识别总线上所有从机设备的64位ROMID。这是一个复杂的逐位协商过程。读取ROM[0x33]:仅当总线上只有一个从机时使用。主机发送此命令后，从机会将自己的64位ROMID发送给主机。匹配ROM[0x55]:这是最常用的寻址命令。主机发送此命令后，紧接着发送一个64位的ROMID，只有与此ID完全匹配的从机才会响应后续的功能命令。其他从机忽略后续通信。跳过ROM[0xCC]:忽略ROM地址，直接向总线上的所有从机广播功能命令。仅当总线上只有一个从机，或需要同时操作所有同类型从机(如同时启动所有DS18B20进行温度转换)时使用。报警搜索[0xEC]:仅搜索那些设置了报警标志的从机设备(如DS18B20的温度超过了设定的阈值)。在通过ROM命令选定目标从机(或跳过ROM)后，主机发送功能命令来执行具体的操作，如读取温度、写入配置等。下面以DS18B20温度传感器为例。温度转换命令[0x44]:启动温度转换。对于寄生供电的DS18B20，主机必须在转换期间(最多750ms)持续提供强上拉。读暂存器命令[0xBE]:读取DS18B20暂存器(Scratchpad)的9个字节，包括温度值、高低报警阈值和配置寄存器等。写暂存器命令[0x4E]:向DS18B20的暂存器写入数据，通常用于设置高低温报警阈值和配置寄存器(分辨率)。复制暂存器命令[0x48]:将暂存器中的报警阈值和配置数据复制到EEPROM中，掉电后不丢失。召回EEPROM命令[0xB8]:将EEPROM中存储的报警阈值和配置数据恢复到暂存器中。读供电方式命令[0xB4]:检测DS18B20的供电模式(寄生供电或外部供电)。

单总线命令集0201三、ＤＳ１８Ｂ２０简介01020304050607主机发送SkipROM[0xCC]（如果只有一个传感器）。ROM命令再次发送复位脉冲和存在脉冲，开始新的通信周期。再次初始化主机发送ReadScratchpad[0xBE]。再次功能命令主机发送复位脉冲，DS18B20回应存在脉冲。初始化主机发送ConvertT[0x44]启动温度转换，并等待转换完成（或通过延时）。功能命令再次发送SkipROM[0xCC]。再次ROM命令主机连续读取9个字节的数据，其中前2个字节即为温度值。读取数据三、ＤＳ１８Ｂ２０简介四、ＯＬＥＤ屏简介本任务使用SSD1306驱动芯片，支持I2C接口，分辨率128像素×64像素。接口由于C51无硬件I2C，需软件模拟。OLED屏使用说明OLED显示屏如图6-15所示，是一款基于有机发光二极管技术的显示器件，具备以下几大显著特点：自发光特性、高对比度、快速响应、宽视角、低功耗、轻薄柔性。OLED屏特点OLED显示屏概述五、软件模拟IIC程序整个程序分为起始信号、停止信号、发送一个字节、初始化序列四个部分。//Ｉ２Ｃ引脚定义ｓｂｉｔＳＣＬ＝Ｐ２.０;ｓｂｉｔＳＤＡ＝Ｐ２.１;//Ｉ２Ｃ起始信号ｖｏｉｄＩ２Ｃ＿Ｓｔａｒｔ(ｖｏｉｄ){ＳＤＡ＝１;ＳＣＬ＝１;Ｄｅｌａｙ＿ｕｓ(５);ＳＤＡ＝０;Ｄｅｌａｙ＿ｕｓ(５);ＳＣＬ＝０;}//Ｉ２Ｃ停止信号ｖｏｉｄＩ２Ｃ＿Ｓｔｏｐ(ｖｏｉｄ){ＳＤＡ＝０;ＳＣＬ＝１;Ｄｅｌａｙ＿ｕｓ(５);ＳＤＡ＝１;Ｄｅｌａｙ＿ｕｓ(５);}//发送一个字节ｖｏｉｄＩ２Ｃ＿ＳｅｎｄＢｙｔｅ(ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｄａｔ){ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｉ;ｆｏｒ(ｉ＝０;ｉ<８;ｉ＋＋){ＳＤＡ＝(ｄａｔ＆０ｘ８０)?１:０;ｄａｔ<<＝１;ＳＣＬ＝１;Ｄｅｌａｙ＿ｕｓ(５);ＳＣＬ＝０;Ｄｅｌａｙ＿ｕｓ(５);}//等待应答ＳＤＡ＝１;ＳＣＬ＝１;Ｄｅｌａｙ＿ｕｓ(５);ＳＣＬ＝０;}ＯＬＥＤ初始化序列ｖｏｉｄＯＬＥＤ＿Ｉｎｉｔ(ｖｏｉｄ){Ｄｅｌａｙ＿ｍｓ(１００);//上电延时//初始化命令序列ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘＡＥ);//关闭显示ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘＤ５);//设置时钟分频ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘ８０);ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘＡ８);//设置多路复用率ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘ３Ｆ);ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘＤ３);//设置显示偏移五、软件模拟IIC程序ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘ００);ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘ４０);//设置起始行ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘ８Ｄ);//电荷泵设置ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘ１４);ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘ２０);//内存地址模式ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘ００);ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘ４０);//设置起始行ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘ８Ｄ);//电荷泵设置ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘ１４);ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘ２０);//内存地址模式ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘ００);ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘＡ１);//段重映射ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘＣ８);//扫描方向ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘＤＡ);//设置ＣＯＭ引脚配置ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘ１２);ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘ８１);//对比度设置ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘＣＦ);ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘＤ９);//预充电周期ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘＦ１);ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘＤＢ);//ＶＣＯＭＨ电平ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘ４０);ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘＡ４);//正常显示ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘＡ６);//正常显示(非反相)ＯＬＥＤ＿ＷｒｉｔｅＣｍｄ(０ｘＡＦ);//开启显示}六、程序流程图七、部分源程序＃ｉｎｃｌｕｄｅ<ｒｅｇ５２.ｈ>＃ｉｎｃｌｕｄｅ<ｉｎｔｒｉｎｓ.ｈ>＃ｉｎｃｌｕｄｅ"ｄｓ１８ｂ２０.ｈ"＃ｉｎｃｌｕｄｅ"ａｄｃ０８０９.ｈ"＃ｉｎｃｌｕｄｅ"ｏｌｅｄ.ｈ"＃ｉｎｃｌｕｄｅ"ｍｏｔｏｒ.ｈ"＃ｉｎｃｌｕｄｅ"ｌｅｄ.ｈ"//系统状态定义＃ｄｅｆｉｎｅＭＯＤＥ＿ＡＵＴＯ０＃ｄｅｆｉｎｅＭＯＤＥ＿ＭＡＮＵＡＬ１//传感器引脚定义ｓｂｉｔＰＩＲ＿ＳＥＮＳＯＲ＝Ｐ３^0;//人体红外传感器ｓｂｉｔＬＩＧＨＴ＿ＳＥＮＳＯＲ＝Ｐ３^1;//光线传感器//控制引脚定义ｓｂｉｔＢＵＺＺＥＲ＝Ｐ２^0;//蜂鸣器ｓｂｉｔＲＥＬＡＹ＝Ｐ２^1;//继电器//全局变量ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｓｙｓｔｅｍ＿ｍｏｄｅ＝ＭＯＤＥ＿ＡＵＴＯ;//系统模式ｆｌｏａｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＝０.０;//温度值ｕｎｓｉｇｎｅｄｉｎｔｌｉｇｈｔ＿ｖａｌｕｅ＝０;//光照值ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｐｉｒ＿ｓｔａｔｕｓ＝０;//人体感应状态ｂｉｔａｌａｒｍ＿ｆｌａｇ＝０;//报警标志/∗∗∗＠ｂｒｉｅｆ延时函数∗/ｖｏｉｄｄｅｌａｙ＿ｍｓ(ｕｎｓｉｇｎｅｄｉｎｔｍｓ){ｕｎｓｉｇｎｅｄｉｎｔｉ,ｊ;ｆｏｒ(ｉ＝０;ｉ<ｍｓ;ｉ＋＋)ｆｏｒ(ｊ＝０;ｊ<１１０;ｊ＋＋);}/∗∗∗＠ｂｒｉｅｆ系统初始化∗/ｖｏｉｄＳｙｓｔｅｍ＿Ｉｎｉｔ(ｖｏｉｄ){//ＩＯ端口初始化Ｐ０＝０ｘ００;Ｐ１＝０ｘ００;Ｐ２＝０ｘ００;Ｐ３＝０ｘ００;//传感器初始化ＤＳ１８Ｂ２０＿Ｉｎｉｔ();ＡＤＣ０８０９＿Ｉｎｉｔ();//ＯＬＥＤ显示初始化ＯＬＥＤ＿Ｉｎｉｔ();//步进电机初始化Ｍｏｔｏｒ＿Ｉｎｉｔ();//ＬＥＤ初始化ＬＥＤ＿Ｉｎｉｔ();//中断初始化ＥＡ＝１;//开启总中断七、部分源程序//显示欢迎信息ＯＬＥＤ＿Ｃｌｅａｒ();ＯＬＥＤ＿ＳｈｏｗＳｔｒｉｎｇ(０,０,"ＳｍａｒｔＨｏｍｅ");ＯＬＥＤ＿ＳｈｏｗＳｔｒｉｎｇ(０,２,"ＳｙｓｔｅｍＲｅａｄｙ");ｄｅｌａｙ＿ｍｓ(１０００);ＯＬＥＤ＿Ｃｌｅａｒ();}/∗∗∗＠ｂｒｉｅｆ读取所有传感器数据∗/ｖｏｉｄＲｅａｄ＿Ｓｅｎｓｏｒｓ(ｖｏｉｄ){//读取温度ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＝ＤＳ１８Ｂ２０＿ＧｅｔＴｅｍｐ();//读取光照强度ｌｉｇｈｔ＿ｖａｌｕｅ＝ＡＤＣ０８０９＿Ｒｅａｄ(０);//通道０//读取人体感应状态ｐｉｒ＿ｓｔａｔｕｓ＝ＰＩＲ＿ＳＥＮＳＯＲ;}/∗∗∗＠ｂｒｉｅｆ环境控制逻辑∗/ｖｏｉｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＿Ｃｏｎｔｒｏｌ(ｖｏｉｄ){//光照联动控制ＬＥＤｉｆ(ｌｉｇｈｔ＿ｖａｌｕｅ<１００){//光照较暗ＬＥＤ＿Ｏｎ();}ｅｌｓｅ{ＬＥＤ＿Ｏｆｆ();}//温度联动控制步进电机(模拟空调)ｉｆ(ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ>２８.０){Ｍｏｔｏｒ＿ＳｅｔＳｐｅｅｄ(３);//高速制冷}ｅｌｓｅｉｆ(ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ>２５.０){Ｍｏｔｏｒ＿ＳｅｔＳｐｅｅｄ(２);//中速制冷}ｅｌｓｅｉｆ(ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ<１８.０){Ｍｏｔｏｒ＿ＳｅｔＳｐｅｅｄ(１);//低速制热}ｅｌｓｅ{Ｍｏｔｏｒ＿Ｓｔｏｐ();//停止}}/∗∗∗＠ｂｒｉｅｆ安防控制逻辑∗/ｖｏｉｄＳｅｃｕｒｉｔｙ＿Ｃｏｎｔｒｏｌ(ｖｏｉｄ){ｓｔａｔｉｃｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｌａｓｔ＿ｐｉｒ＝０;ｉｆ(ｐｉｒ＿ｓｔａｔｕｓ＆＆!ｌａｓｔ＿ｐｉｒ){//检测到人体进入ａｌａｒｍ＿ｆｌａｇ＝１;ＢＵＺＺＥＲ＝１;//蜂鸣器报警ＲＥＬＡＹ＝１;//启动报警设备ＯＬＥＤ＿ＳｈｏｗＳｔｒｉｎｇ(０,６,"ＡＬＡＲＭ:ＩＮＴＲＵＳＩＯＮ");}ｅｌｓｅｉｆ(!ｐｉｒ＿ｓｔａｔｕｓ＆＆ｌａｓｔ＿ｐｉｒ){//人体离开ａｌａｒｍ＿ｆｌａｇ＝０;七、部分源程序ＢＵＺＺＥＲ＝０;//停止报警ＲＥＬＡＹ＝０;//关闭报警设备ＯＬＥＤ＿ＳｈｏｗＳｔｒｉｎｇ(０,６,"");}ｌａｓｔ＿ｐｉｒ＝ｐｉｒ＿ｓｔａｔｕｓ;}/∗∗∗＠ｂｒｉｅｆ更新显示信息∗/ｖｏｉｄＵｐｄａｔｅ＿Ｄｉｓｐｌａｙ(ｖｏｉｄ){//显示温度ＯＬＥＤ＿ＳｈｏｗＳｔｒｉｎｇ(０,０,"Ｔｅｍｐ:");ＯＬＥＤ＿ＳｈｏｗＦｌｏａｔ(４０,０,ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ,２,１);ＯＬＥＤ＿ＳｈｏｗＳｔｒｉｎｇ(８０,０,"Ｃ");//显示光照值ＯＬＥＤ＿ＳｈｏｗＳｔｒｉｎｇ(０,２,"Ｌｉｇｈｔ:");ＯＬＥＤ＿ＳｈｏｗＮｕｍ(４０,２,ｌｉｇｈｔ＿ｖａｌｕｅ,３);//显示系统模式ＯＬＥＤ＿ＳｈｏｗＳｔｒｉｎｇ(０,４,"Ｍｏｄｅ:");ｉｆ(ｓｙｓｔｅｍ＿ｍｏｄｅ＝＝ＭＯＤＥ＿ＡＵＴＯ){ＯＬＥＤ＿ＳｈｏｗＳｔｒｉｎｇ(４０,４,"ＡＵＴＯ");}ｅｌｓｅ{ＯＬＥＤ＿ＳｈｏｗＳｔｒｉｎｇ(４０,４,"ＭＡＮＵＡＬ")}//显示电机状态ＯＬＥＤ＿ＳｈｏｗＳｔｒｉｎｇ(８０,４,"Ｍ:");ｉｆ(ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ>２８.０){ＯＬＥＤ＿ＳｈｏｗＳｔｒｉｎｇ(１００,４,"ＣＯＯＬ");}ｅｌｓｅｉｆ(ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ<１８.０){ＯＬＥＤ＿ＳｈｏｗＳｔｒｉｎｇ(１００,４,"ＨＥＡＴ");}ｅｌｓｅ{ＯＬＥＤ＿ＳｈｏｗＳｔｒｉｎｇ(１００,４,"ＳＴＯＰ");}}/∗∗∗＠ｂｒｉｅｆ主函数∗/ｖｏｉｄｍａｉｎ(ｖｏｉｄ){//系统初始化Ｓｙｓｔｅｍ＿Ｉｎｉｔ();ｗｈｉｌｅ(１){//读取传感器数据Ｒｅａｄ＿Ｓｅｎｓｏｒｓ();//执行控制逻辑ｉｆ(ｓｙｓｔｅｍ＿ｍｏｄｅ＝＝ＭＯＤＥ＿ＡＵＴＯ){Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＿Ｃｏｎｔｒｏｌ();//环境自动控制Ｓｅｃｕｒｉｔｙ＿Ｃｏｎｔｒｏｌ();//安防控制}//更新显示Ｕｐｄａｔｅ＿Ｄｉｓｐｌａｙ();//延时ｄｅｌａｙ＿ｍｓ(５００);}}模块四：综合应用与系统设计项目五智能控制系统开发任务四倒计时器设计任务目标知识目标(１)了解倒计时制作方法；(２)了解倒计时程序编写方法。能力目标(１)能正确使用定时器；(２)能检测按键；(３)能用数码管正确显示倒计时。素养目标(１)培养“工匠精神”与严谨细致的技术思维；(２)培养“理论联系实际”的学习习惯与问题解决能力。一、定时器设置0102定时器初始化定时器初始化函数如下:

ｖｏｉｄ

Ｔｉｍｅｒ０＿Ｉｎｉｔ(ｖｏｉｄ)//１０

毫秒＠

１１.０５９２

ＭＨｚ{ＴＭＯＤ

＆

＝

０ｘＦ０；//设置定时器模式

ＴＬ０

＝

０ｘ００；//设置定时初始值

ＴＨ０

＝

０ｘＤＣ；//设置定时初始值

ＴＦ０

＝

０；//清除

ＴＦ０

标志

ＥＴ０

＝

１；//定时器

Ｔ０

中断允许

ＥＡ＝

１；//总中断开启

ＴＦ０

＝

０；//清除

ＴＦ０

标志

ＴＲ０

＝

１；//定时器

０

开始计时}定时中断计数５１

单片机定时器不能直接定时

１

ｓ，任务中定时器设置为

１０

ｍｓ，在中断程序对定时

器进行计数，中断

１００

次既为

１

ｓ。二、按键检测任务中按键检测使用定时器来进行，利用定时器的10ms做为消抖。按键检测初始化第二次进中断再判断是否有按键按下，有则执行倒计时。二次确认与执行第一次检测有按键开启标志。首次检测与标志设置if(keyflag==1){Downtime=1;//执行开启倒计时

}if(key==0)//有按键按下

Keyflag=1;//按键标志置1。程序代码示例三、显示函数01初始化显示缓存数码管显示将需要显示的内容放入显示缓存

ｄｉｓｐ[]内。02更新显示内容显示时改变显示缓存中的内容，显示的值就发生变化。03执行显示程序数码管显示程序如下:Ｄｉｓｐｎｕｍ(){Ｐ０

＝

ｔａｂ[ｄｉｓｐ[０]]；}四、倒计时器程序流程图五、源程序＃ｉｎｃｌｕｄｅ<ｒｅｇ５２.ｈ>＃ｉｎｃｌｕｄｅ<ｉｎｔｒｉｎｓ.ｈ>//数码管显示相关定义＃ｄｅｆｉｎｅＤＩＧ＿ＰＯＲＴＰ０//段选数据端口ｓｂｉｔＷＥＩ１＝Ｐ２^0；//第１位数码管位选ｓｂｉｔＷＥＩ２＝Ｐ２^1；//第２位ｓｂｉｔＷＥＩ３＝Ｐ２^2；//第３位ｓｂｉｔＷＥＩ４＝Ｐ２^3；//第４位ｓｂｉｔＷＥＩ５＝Ｐ２^4；//第５位ｓｂｉｔＷＥＩ６＝Ｐ２^5；//第６位ｓｂｉｔＷＥＩ７＝Ｐ２^6；//第７位ｓｂｉｔＷＥＩ８＝Ｐ２^7；//第８位//外部中断按键定义(连接Ｐ３.２

ＩＮＴ０)ｓｂｉｔＫＥＹ＿ＳＴＡＲＴ＿ＳＴＯＰ＝Ｐ３^2；//全局变量ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｃｏｄｅＤＩＧ＿ＣＯＤＥ[１７]＝{０ｘ３ｆ,０ｘ０６,０ｘ５ｂ,０ｘ４ｆ,０ｘ６６,０ｘ６ｄ,０ｘ７ｄ,０ｘ０７,//０－７０ｘ７ｆ,０ｘ６ｆ,０ｘ７７,０ｘ７ｃ,０ｘ３９,０ｘ５ｅ,０ｘ７９,０ｘ７１,//８－１５(Ａ－Ｆ)０ｘ００//１６:全灭}；ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒＤｉｓｐｌａｙ＿Ｂｕｆｆｅｒ[８]；//显示缓冲区

存放８位数码管要显示的数字编码ｕｎｓｉｇｎｅｄｉｎｔｔｉｍｅ＿ｃｏｕｎｔ＝５００；//倒计时时间计数

单位１０ｍｓ５００代表５.００ｓｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｔｉｍｅｒ１＿１０ｍｓ＿ｃｎｔ＝０；//定时器１中断次数计数

用于产生１０ｍｓ时基ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｓｙｓ＿ｓｔａｔｅ＝０；//系统状态:０－停止１－倒计时运行２－倒计时结束ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｄｉｓｐｌａｙ＿ｉｎｄｅｘ＝０；//数码管动态扫描索引/∗∗＠ｂｒｉｅｆ延时函数(粗略延时)＠ｐａｒａｍｔ延时时间∗/ｖｏｉｄｄｅｌａｙ(ｕｎｓｉｇｎｅｄｉｎｔｔ){ｗｈｉｌｅ(ｔ－－)；}/∗∗＠ｂｒｉｅｆ数码管显示数字到缓冲区将５ｓ(如５００)转换为“００－００－０５”格式放入缓冲区∗/ｖｏｉｄｕｐｄａｔｅ＿ｄｉｓｐｌａｙ＿ｂｕｆｆｅｒ(ｖｏｉｄ){ｕｎｓｉｇｎｅｄｉｎｔｔｅｍｐ＝ｔｉｍｅ＿ｃｏｕｎｔ；//ｔｉｍｅ＿ｃｏｕｎｔ是１０ｍｓ的计数５００代表５ｓ//计算百分秒、秒、分(本例中分和秒始终为０

仅百分秒变化)//格式:第１—２位:分

第４—５位:秒

第７—８位:百分秒(实际显示５ｓ内的百分秒)//为了显示５ｓ倒计时

我们显示“００－００－ＸＸ”

ＸＸ从０５.００递减到００.００//这里简化处理

将ｔｉｍｅ＿ｃｏｕｎｔ(５００~０)转换为两位整数(５０~０)显示在最后两位//更精确的做法是显示“００.００”到“０５.００”

但需要小数点和更复杂的转换。本例展示核心逻辑。五、源程序//示例:将时间(单位１０ｍｓ)转换为“秒.百分秒”的两位整数部分显示//例如ｔｉｍｅ＿ｃｏｕｎｔ＝５００(５.００ｓ)－>显示０５００//ｔｉｍｅ＿ｃｏｕｎｔ＝４９９(４.９９ｓ)－>显示０４９９ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｓｅｃｏｎｄ＿ｈｉｇｈ,ｓｅｃｏｎｄ＿ｌｏｗ,ｍｓ＿ｈｉｇｈ,ｍｓ＿ｌｏｗ；ｕｎｓｉｇｎｅｄｉｎｔｔｏｔａｌ＿ｃｓ＝ｔｉｍｅ＿ｃｏｕｎｔ；//总厘秒数(１厘秒＝１０ｍｓ)//分解出秒部分(整数秒)和厘秒部分//注意:ｔｏｔａｌ＿ｃｓ＝５００代表５.００秒

即５００厘秒ｕｎｓｉｇｎｅｄｉｎｔｓｅｃｏｎｄｓ＝ｔｏｔａｌ＿ｃｓ/１００；//整数秒(０—５)ｕｎｓｉｇｎｅｄｉｎｔｃｅｎｔｉｓｅｃｏｎｄｓ＝ｔｏｔａｌ＿ｃｓ％１００；//百分秒(０—９９)//转换为十进制数码ｓｅｃｏｎｄ＿ｈｉｇｈ＝ｓｅｃｏｎｄｓ/１０；ｓｅｃｏｎｄ＿ｌｏｗ＝ｓｅｃｏｎｄｓ％１０；ｍｓ＿ｈｉｇｈ＝ｃｅｎｔｉｓｅｃｏｎｄｓ/１０；ｍｓ＿ｌｏｗ＝ｃｅｎｔｉｓｅｃｏｎｄｓ％１０；//存入显示缓冲区

假设８位数码管布局为:[分十位][分个位][－][秒十位][秒个位][－][百分秒十位][百分秒个位]//本例中分钟始终为０

我们显示“００－００－０５”到“００－００－００”的倒计时//缓冲区索引:０１２３４５６７//分十分个横线秒十秒个横线厘十厘个Ｄｉｓｐｌａｙ＿Ｂｕｆｆｅｒ[０]＝ＤＩＧ＿ＣＯＤＥ[０]；//分十位０Ｄｉｓｐｌａｙ＿Ｂｕｆｆｅｒ[１]＝ＤＩＧ＿ＣＯＤＥ[０]；//分个位０Ｄｉｓｐｌａｙ＿Ｂｕｆｆｅｒ[２]＝０ｘ４０；//显示“－”(横线)

段码为０ｘ４０(共阴)Ｄｉｓｐｌａｙ＿Ｂｕｆｆｅｒ[３]＝ＤＩＧ＿ＣＯＤＥ[ｓｅｃｏｎｄ＿ｈｉｇｈ]；//秒十位Ｄｉｓｐｌａｙ＿Ｂｕｆｆｅｒ[４]＝ＤＩＧ＿ＣＯＤＥ[ｓｅｃｏｎｄ＿ｌｏｗ]；//秒个位Ｄｉｓｐｌａｙ＿Ｂｕｆｆｅｒ[５]＝０ｘ４０；//显示“－”Ｄｉｓｐｌａｙ＿Ｂｕｆｆｅｒ[６]＝ＤＩＧ＿ＣＯＤＥ[ｍｓ＿ｈｉｇｈ]；//百分秒十位Ｄｉｓｐｌａｙ＿Ｂｕｆｆｅｒ[７]＝ＤＩＧ＿ＣＯＤＥ[ｍｓ＿ｌｏｗ]；//百分秒个位//如果倒计时结束

全部显示０或特定符号(如“－”)ｉｆ(ｓｙｓ＿ｓｔａｔｅ＝＝２){//倒计时结束

可以显示全０或特定结束标志

例如最后两位显示“ＦＦ”Ｄｉｓｐｌａｙ＿Ｂｕｆｆｅｒ[６]＝ＤＩＧ＿ＣＯＤＥ[０]；Ｄｉｓｐｌａｙ＿Ｂｕｆｆｅｒ[７]＝ＤＩＧ＿ＣＯＤＥ[０]；}}五、源程序/∗∗＠ｂｒｉｅｆ定时器０初始化(用于数码管动态扫描１ｍｓ中断)∗/ｖｏｉｄｔｉｍｅｒ０＿ｉｎｉｔ(ｖｏｉｄ){ＴＭＯＤ＆＝０ｘＦ０；//清除Ｔ０的控制位ＴＭＯＤ｜＝０ｘ０１；//设置Ｔ０为模式１(１６位定时器)ＴＨ０＝０ｘＦＣ；//装入初值１ｍｓ中断一次(１２ＭＨｚ晶振)ＴＬ０＝０ｘ１８；ＥＴ０＝１；//允许Ｔ０中断ＴＲ０＝１；//启动Ｔ０}/∗∗＠ｂｒｉｅｆ定时器１初始化(用于倒计时基准１０ｍｓ中断)∗/ｖｏｉｄｔｉｍｅｒ１＿ｉｎｉｔ(ｖｏｉｄ){ＴＭＯＤ＆＝０ｘ０Ｆ；//清除Ｔ１的控制位ＴＭＯＤ｜＝０ｘ１０；//设置Ｔ１为模式１(１６位定时器)ＴＨ１＝０ｘＤ８；//装入初值１０ｍｓ中断一次(１２ＭＨｚ晶振)ＴＬ１＝０ｘＦ０；ＥＴ１＝１；//允许Ｔ１中断//ＴＲ１先不启动

由按键控制}/∗∗＠ｂｒｉｅｆ外部中断０初始化(用于启动/停止按键)∗/ｖｏｉｄｉｎｔ０＿ｉｎｉｔ(ｖｏｉｄ){ＩＴ０＝１；//设置ＩＮＴ０为下降沿触发方式ＥＸ０＝１；//允许ＩＮＴ０中断}/∗∗＠ｂｒｉｅｆ系统初始化/ｖｏｉｄｓｙｓ＿ｉｎｉｔ(ｖｏｉｄ){ＤＩＧ＿ＰＯＲＴ＝０ｘ００；//段选端口初始化为全灭Ｐ２＝０ｘ００；//位选端口初始化为全灭(共阴数码管

位选低电平选中)ＥＡ＝１；//开启总中断ｔｉｍｅｒ０＿ｉｎｉｔ()；//初始化定时器０(数码管扫描)ｔｉｍｅｒ１＿ｉｎｉｔ()；//初始化定时器１(倒计时)ｉｎｔ０＿ｉｎｉｔ()；//初始化外部中断０ｓｙｓ＿ｓｔａｔｅ＝０；//初始状态为停止ｔｉｍｅ＿ｃｏｕｎｔ＝５００；//初始倒计时时间５ｓ(５００１０ｍｓ)ｕｐｄａｔｅ＿ｄｉｓｐｌａｙ＿ｂｕｆｆｅｒ()；//更新显示缓冲区初始值}/∗∗＠ｂｒｉｅｆ主函数∗/五、源程序ｖｏｉｄｍａｉｎ(ｖｏｉｄ){ｓｙｓ＿ｉｎｉｔ()；//系统初始化ｗｈｉｌｅ(１){//主循环主要处理状态更新和显示刷新(显示刷新在中断中完成)//这里可以添加其他功能

如状态指示灯控制等//数码管动态扫描和倒计时均在中断服务程序中处理//主循环可以保持空转或执行低优先级任务//为了降低功耗

可以添加休眠指令

但本例简化处理；}}/∗∗＠ｂｒｉｅｆ定时器０中断服务函数(数码管动态扫描)∗/ｖｏｉｄｔｉｍｅｒ０＿ｉｓｒ(ｖｏｉｄ)ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ１{ＴＨ０＝０ｘＦＣ；//重装初值ＴＬ０＝０ｘ１８；//先关闭所有位选

消隐Ｐ２＝０ｘ００；//根据当前扫描索引

输出段码ＤＩＧ＿ＰＯＲＴ＝Ｄｉｓｐｌａｙ＿Ｂｕｆｆｅｒ[ｄｉｓｐｌａｙ＿ｉｎｄｅｘ]；//开启对应位选ｓｗｉｔｃｈ(ｄｉｓｐｌａｙ＿ｉｎｄｅｘ){ｃａｓｅ０:ＷＥＩ１＝１；ｂｒｅａｋ；ｃａｓｅ１:ＷＥＩ２＝１；ｂｒｅａｋ；ｃａｓｅ２:ＷＥＩ３＝１；ｂｒｅａｋ；ｃａｓｅ３:ＷＥＩ４＝１；ｂｒｅａｋ；ｃａｓｅ４:ＷＥＩ５＝１；ｂｒｅａｋ；ｃａｓｅ５:ＷＥＩ６＝１；ｂｒｅａｋ；ｃａｓｅ６:ＷＥＩ７＝１；ｂｒｅａｋ；ｃａｓｅ７:ＷＥＩ８＝１；ｂｒｅａｋ；ｄｅｆａｕｌｔ:ｂｒｅａｋ；}//更新扫描索引

准备下一次显示ｄｉｓｐｌａｙ＿ｉｎｄｅｘ＋＋；ｉｆ(ｄｉｓｐｌａｙ＿ｉｎｄｅｘ>＝８){ｄｉｓｐｌａｙ＿ｉｎｄｅｘ＝０；}}/∗∗＠ｂｒｉｅｆ定时器１中断服务函数(１０ｍｓ时基

用于倒计时)∗/ｖｏｉｄｔｉｍｅｒ１＿ｉｓｒ(ｖｏｉｄ)ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ３{ＴＨ１＝０ｘＤ８；//重装初值ＴＬ１＝０ｘＦ０；//只有在倒计时运行状态下

才更新时间五、源程序ｉｆ(ｓｙｓ＿ｓｔａｔｅ＝＝１){ｉｆ(ｔｉｍｅ＿ｃｏｕｎｔ>０){ｔｉｍｅ＿ｃｏｕｎｔ－－；//倒计时递减(每１０ｍｓ减１)ｕｐｄａｔｅ＿ｄｉｓｐｌａｙ＿ｂｕｆｆｅｒ()；//更新显示缓冲区}ｅｌｓｅ{//倒计时结束ｔｉｍｅ＿ｃｏｕｎｔ＝０；ｓｙｓ＿ｓｔａｔｅ＝２；//状态变为“结束”ＴＲ１＝０；//停止定时器１ｕｐｄａｔｅ＿ｄｉｓｐｌａｙ＿ｂｕｆｆｅｒ()；//更新显示为结束状态}}}/∗∗＠ｂｒｉｅｆ外部中断０服务函数(启动/停止按键处理)∗/ｖｏｉｄｉｎｔ０＿ｉｓｒ(ｖｏｉｄ)ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ０{ｄｅｌａｙ(１０００)；//简单延时消抖

实际应用建议用定时器消抖ｉｆ(ＫＥＹ＿ＳＴＡＲＴ＿ＳＴＯＰ＝＝０){//再次确认按键按下(低电平有效)ｉｆ(ｓｙｓ＿ｓｔａｔｅ＝＝０){//状态０(停止)－>状态１(运行):开始倒计时ｓｙｓ＿ｓｔａｔｅ＝１；ｔｉｍｅ＿ｃｏｕｎｔ＝５００；//重置时间为５秒ＴＲ１＝１；//启动定时器１(开始倒计时)ｕｐｄａｔｅ＿ｄｉｓｐｌａｙ＿ｂｕｆｆｅｒ()；}ｅｌｓｅｉｆ(ｓｙｓ＿ｓｔａｔｅ＝＝１){//状态１(运行)－>状态０(停止):停止倒计时ｓｙｓ＿ｓｔａｔｅ＝０；ＴＲ１＝０；//停止定时器１(暂停倒计时)//保持当前时间显示}ｅｌｓｅｉｆ(ｓｙｓ＿ｓｔａｔｅ＝＝２){//状态２(结束)－>状态０(停止):复位ｓｙｓ＿ｓｔａｔｅ＝０；ｔｉｍｅ＿ｃｏｕｎｔ＝５００；//重置时间为５秒ＴＲ１＝０；//确保定时器１停止ｕｐｄａｔｅ＿ｄｉｓｐｌａｙ＿ｂｕｆｆｅｒ()；}}//等待按键释放(简单处理)ｗｈｉｌｅ(!ＫＥＹ＿ＳＴＡＲＴ＿ＳＴＯＰ)；}模块四：综合应用与系统设计项目五智能控制系统开发任务六

十字路口交通灯控系统的搭建与调试一、实训目标理解交通控制系统这类民生工程的技术价值，体会电子技术在保障公共安全、提升生活效率中的重要作用。

工程价值理解掌握51系列单片机(以STC89C52为例)I/O口的工作原理及配置方法，理解交通信号灯控制系统的逻辑控制流程，包括红、黄、绿灯的时序切换规则，熟悉LED数码管(或LED信号灯模块)的驱动方式与接线规范。

知识与技能掌握能独立完成单片机最小系统与交通信号灯模块的硬件接线，排查基础接线故障；能编写并调试C51程序，实现十字路口红、黄、绿灯按预设时序循环运行；能结合实训要求优化程序逻辑，添加紧急情况(如行人通行)辅助功能，提升动手实践与问题解决能力。

实践能力培养020103

交通信号灯控制系统实训目标二、实训原理

交通信号灯控制系统原理

硬件控制原理ＳＴＣ８９Ｃ５２

单片机的

Ｐ１

口、Ｐ２

口配置为推挽输出模式，通过高低电平控制

ＬＥＤ

信号

灯的亮灭。以

Ｐ２

口为例。Ｐ２.０￣Ｐ２.２:控制东西方向红、黄、绿灯(分别对应电平低亮/高亮，可根据接线调整为

低电平点亮)。Ｐ２.３￣Ｐ２.５:控制南北方向红、黄、绿灯。预留

Ｐ１

口引脚，可拓展行人通行按钮、数码管显示等功能。ＬＥＤ

信号灯采用串联限流电阻的驱动方式，确保工作电流在安全范围(５~１０

ｍＡ)，

避免烧毁

ＬＥＤ。

软件控制原理通过

Ｃ５１

语言编写时序控制程序，利用延时函数实现红、黄、绿灯的亮灭时长，通过

Ｉ/Ｏ

口电平赋值实现方向切换。预设标准时序:东西绿灯、南北红灯:３０

ｓ；

东西黄灯、南北红灯:５

ｓ；

东西红灯、南北绿灯:３０

ｓ；

东西红灯、南北黄灯:５

ｓ；

循环执行上述流程，实现交通信号灯的有序控制。0102硬件接线１.硬件接线

(１)搭建单片机最小系统

按教材规范连接电源(ＶＣＣ接

５

Ｖ、ＧＮＤ

接

ＧＮＤ)、晶振电路(１２

ＭＨｚ

晶振＋２

个

３０

ｐＦ

电容)、复位电路(１０μＦ

电容＋１０

ｋΩ电阻)，确保开发板上电后指示灯正常亮起。

(２)信号灯接线

取

３

组红、黄、绿

ＬＥＤ

模块，分别对应东西方向(Ｅ￣Ｗ)和南北方向(Ｓ￣Ｎ)，每组

３

个信号灯，每个

ＬＥＤ

正极接单片机输出引脚(如东西红灯接

Ｐ２.０)，负极串联

２２０Ω电阻后接

ＧＮＤ，重复接线，完成南北方向信号灯(南北红灯接

Ｐ２.３、南北黄灯接

Ｐ２.４、南北绿灯接

Ｐ２.５)与

Ｐ２

口的连接。(３)接线检查

用万用表检测各引脚与

ＧＮＤ

的通断，确认无短路、错接情况，核对引脚编号与程序定义的一致性，避免“引脚错位”故障。程序编写与编译２.程序编写与编译

程序框架搭建(Ｃ５１

代码核心框架):三、实训内容与步骤四、源程序＃ｉｎｃｌｕｄｅ<ｒｅｇ５２.ｈ>//定义引脚ｓｂｉｔＥ＿Ｗ＿Ｒｅｄ＝Ｐ２＾０；//东西红灯ｓｂｉｔＥ＿Ｗ＿Ｙｅｌｌｏｗ＝Ｐ２＾１；//东西黄灯ｓｂｉｔＥ＿Ｗ＿Ｇｒｅｅｎ＝Ｐ２＾２；//东西绿灯ｓｂｉｔＳ＿Ｎ＿Ｒｅｄ＝Ｐ２＾３；//南北红灯ｓｂｉｔＳ＿Ｎ＿Ｙｅｌｌｏｗ＝Ｐ２＾４；//南北黄灯ｓｂｉｔＳ＿Ｎ＿Ｇｒｅｅｎ＝Ｐ２＾５；//南北绿灯//延时函数(１２ＭＨｚ晶振,约１ｓ延时,可根据需求调