【任务目标】
1、驱动数码管，可以显示000.0-999.9的数值。
2、驱动DS_18B20数字温度计
3、驱动有源蜂鸣器，在采集到温度值达到规定高度时，这现蜂鸣器报警，低于规定值时关闭报警。
【实现的思路】
1、在任务2时我已经实现的驱动数码管，这里继续沿用程序，不过要加入小数点的支持。如果要显示小数点，由于我们使用的是共阳，那么就需要对第二个位的第8位进行清零即与上0x7f。
2、DS_18B20为单总线驱动，他有着严格的时序，这里我选取PA0为总线驱动IO。在这个GPIO上需要实现对温度传感器写数据时，配置为输出模式，在读数据时配置为输入模式。其代码我用宏定义进行封装：
#define DS18B20_OutPut_Mode() {DL_GPIO_initDigitalOutput(HC595_DS18B20_IOMUX);}
#define DS18B20_InPut_Mode() {DL_GPIO_initDigitalInput(HC595_DS18B20_IOMUX);}在往总线进行写高低电平时，宏定义了输出高低电平的函数如下：
#define DS18B20_DQ_OUT(x) ((x)?(DL_GPIO_setPins(HC595_PORT, HC595_DS18B20_PIN)) : (DL_GPIO_clearPins(HC595_PORT, HC595_DS18B20_PIN)))
在读取总线时的宏定义如下：
#define DS18B20_DQ_IN DL_GPIO_readPins(HC595_PORT,HC595_DS18B20_PIN)
由于总线延时需要用到微秒级的延时，而且在读、阶段是不能被打断的，所以采用的系统的延时函数delay_cycles（）进行延时，由于我们的总线是32M，所以延时一微秒需要乘以32也就是delay_cycles(32*us)。
由以上的基础，再结合ds_18B20的初始化时序图：
读写时序图：
结合以上的资料，我这里封了ds_18B20的函数库，其源码如下：
/*
* ds_18b20.h
*
* Created on: 2024年4月24日
* Author: liujianhua
*/
#ifndef DS_18B20_H_
#define DS_18B20_H_
#include "ti_msp_dl_config.h"
#define DS18B20_OutPut_Mode() {DL_GPIO_initDigitalOutput(HC595_DS18B20_IOMUX);}
#define DS18B20_InPut_Mode() {DL_GPIO_initDigitalInput(HC595_DS18B20_IOMUX);}
#define DS18B20_DQ_IN DL_GPIO_readPins(HC595_PORT,HC595_DS18B20_PIN)
#define DS18B20_DQ_OUT(x) ((x)?(DL_GPIO_setPins(HC595_PORT, HC595_DS18B20_PIN)) : (DL_GPIO_clearPins(HC595_PORT, HC595_DS18B20_PIN)))
uint8_t ds18b20_init(void); /* 初始化DS18B20 */
uint8_t ds18b20_check(void); /* 检测是否存在DS18B20 */
short ds18b20_get_temperature(void);/* 获取温度 */
#endif /* DS_18B20_H_ *//*
* ds_18b20.c
*
* Created on: 2024年4月24日
* Author: liujianhua
*/
#include "ds_18b20.h"
/**
* @brief 复位DS18B20
* @param data: 要写入的数据
* @retval 无
*/
static void ds18b20_reset(void)
{
DS18B20_OutPut_Mode();
DS18B20_DQ_OUT(0); /* 拉低DQ,复位 */
delay_cycles(32*750); /* 拉低750us */
DS18B20_DQ_OUT(1); /* DQ=1, 释放复位 */
delay_cycles(32*15); /* 延迟15US */
}
/**
* @brief 等待DS18B20的回应
* @param 无
* @retval 0, DS18B20正常
* 1, DS18B20异常/不存在
*/
uint8_t ds18b20_check(void)
{
uint8_t retry = 0;
uint8_t rval = 0;
while ((DS18B20_DQ_IN>0) && (retry < 200)) /* 等待DQ变低, 等待200us */
{
retry++;
delay_cycles(32*1);
}
if (retry >= 200)
{
rval = 1;
}
else
{
retry = 0;
while (!(DS18B20_DQ_IN>0) && (retry < 240)) /* 等待DQ变高, 等待240us */
{
retry++;
delay_cycles(32*1);
}
if (retry >= 240) rval = 1;
}
return rval;
}
/**
* @brief 从DS18B20读取一个位
* @param 无
* @retval 读取到的位值: 0 / 1
*/
static uint8_t ds18b20_read_bit(void)
{
uint8_t data = 0;
DS18B20_DQ_OUT(0);
delay_cycles(32*2);
DS18B20_DQ_OUT(1);
delay_cycles(32*12);
DS18B20_InPut_Mode();
if (DS18B20_DQ_IN>0)
{
data = 1;
}
delay_cycles(32*50);
return data;
}
/**
* @brief 从DS18B20读取一个字节
* @param 无
* @retval 读到的数据
*/
static uint8_t ds18b20_read_byte(void)
{
uint8_t i, b, data = 0;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
b = ds18b20_read_bit(); /* DS18B20先输出低位数据 ,高位数据后输出 */
data |= b << i; /* 填充data的每一位 */
}
return data;
}
/**
* @brief 写一个字节到DS18B20
* @param data: 要写入的字节
* @retval 无
*/
static void ds18b20_write_byte(uint8_t data)
{
uint8_t j;
for (j = 1; j <= 8; j++)
{
if (data & 0x01)
{
DS18B20_DQ_OUT(0); /* Write 1 */
delay_cycles(32*2);
DS18B20_DQ_OUT(1);
delay_cycles(32*50);
}
else
{
DS18B20_DQ_OUT(0); /* Write 0 */
delay_cycles(32*50);
DS18B20_DQ_OUT(1);
delay_cycles(32*2);
}
data >>= 1; /* 右移,获取高一位数据 */
}
}
/**
* @brief 开始温度转换
* @param 无
* @retval 无
*/
static void ds18b20_start(void)
{
ds18b20_reset();
ds18b20_check();
ds18b20_write_byte(0xcc); /* skip rom */
ds18b20_write_byte(0x44); /* convert */
}
/**
* @brief 初始化DS18B20的IO口 DQ 同时检测DS18B20的存在
* @param 无
* @retval 0, 正常
* 1, 不存在/不正常
*/
uint8_t ds18b20_init(void)
{
ds18b20_reset();
return ds18b20_check();
}
/**
* @brief 从ds18b20得到温度值(精度：0.1C)
* @param 无
* @retval 温度值 （-550~1250）
* @note 返回的温度值放大了10倍.
* 实际使用的时候,要除以10才是实际温度.
*/
short ds18b20_get_temperature(void)
{
uint8_t flag = 1; /* 默认温度为正数 */
uint8_t TL, TH;
short temp;
ds18b20_start(); /* ds1820 start convert */
ds18b20_reset();
ds18b20_check();
ds18b20_write_byte(0xcc); /* skip rom */
ds18b20_write_byte(0xbe); /* convert */
TL = ds18b20_read_byte(); /* LSB */
TH = ds18b20_read_byte(); /* MSB */
if (TH > 7)
{/* 温度为负，查看DS18B20的温度表示法与计算机存储正负数据的原理一致：
正数补码为寄存器存储的数据自身，负数补码为寄存器存储值按位取反后+1
所以我们直接取它实际的负数部分，但负数的补码为取反后加一，但考虑到低位可能+1后有进位和代码冗余，
我们这里先暂时没有作+1的处理，这里需要留意 */
TH = ~TH;
TL = ~TL;
flag = 0; /* 温度为负 */
}
temp = TH; /* 获得高八位 */
temp <<= 8;
temp += TL; /* 获得底八位 */
/* 转换成实际温度 */
if (flag == 0)
{ /* 将温度转换成负温度，这里的+1参考前面的说明 */
temp = (double)(temp+1) * 0.625;
temp = -temp;
}
else
{
temp = (double)temp * 0.625;
}
return temp;
}3、报警功能，报警给出的题目是使用有源蜂鸣器来实现。实现蜂鸣器的驱动，我这里采用了PWM来实现，因为数码官+DS18B20都是阻塞式的驱动，如果再增加其他的任务，那么写的状态机就非常复杂。我这里设计生成1个1.56Hz的PWM信号，占空比设计为50%，那么就可以实现0.8秒鸣响与0.8秒停止的报警声，这样听起来就不刺耳，而且还可以通过改变不同的占空比，可以实现不同的报警提示。为此我配置syscfg如下：
生成代码以后，我通过DL_TimerG_setCaptureCompareValue(PWM_0_INST, 0, DL_TIMER_CC_0_INDEX);来设置他的占空比为100%，实现持继输出高电平来关闭蜂鸣器器。
如果到达了温度报警值时使用DL_TimerG_setCaptureCompareValue(PWM_0_INST, 2500, DL_TIMER_CC_0_INDEX);来设置占空比为50%实现报警功能。
综以上面的设计思路，主函数的代码如下：
/*
* Copyright (c) 2021, Texas Instruments Incorporated
* All rights reserved.
*
* Redistribution and use in source and binary forms, with or without
* modification, are permitted provided that the following conditions
* are met:
*
* * Redistributions of source code must retain the above copyright
* notice, this list of conditions and the following disclaimer.
*
* * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
* notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
* documentation and/or other materials provided with the distribution.
*
* * Neither the name of Texas Instruments Incorporated nor the names of
* its contributors may be used to endorse or promote products derived
* from this software without specific prior written permission.
*
* THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"
* AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
* THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
* PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
* CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
* EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
* PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
* OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
* WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
* OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
* EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
*/
#include "ti_msp_dl_config.h"
#include "ds_18b20.h"
#include "stdio.h"
// 16进制数字显示信史段码（0-9，A-F）,段码位=1时，数码管的对应的笔段不会被点亮
uint8_t Disp_DX[] = { 0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90, 0x77, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E, 0xFF, 0xBF };
// 数码管模块的显示位置，自左向右
uint8_t Disp_PX[] = {0x80, 0x40, 0x20, 0x10, 0x08, 0x04, 0x02, 0x01};
// 发送数据给数码管模块用的串行时钟，时钟上升沿有效
#define HC595_DAT(x) ((x)?(DL_GPIO_setPins(HC595_PORT, HC595_DIO_PIN)) : (DL_GPIO_clearPins(HC595_PORT, HC595_DIO_PIN)))
#define HC595_CLK(x) ((x)?(DL_GPIO_setPins(HC595_PORT, HC595_SCLK_PIN)) : (DL_GPIO_clearPins(HC595_PORT, HC595_SCLK_PIN)))
#define HC595_RCK(x) ((x)?(DL_GPIO_setPins(HC595_PORT, HC595_RCLK_PIN)) : (DL_GPIO_clearPins(HC595_PORT, HC595_RCLK_PIN)))
#define SCLK_1 DL_GPIO_setPins(HC595_PORT, HC595_SCLK_PIN)
uint8_t TimerCnt;
uint32_t TmpVal;
void Display_Out()
{
HC595_RCK(0);
HC595_RCK(1);
}
void HC595_WriteData(uint8_t data)
{
uint8_t i;
for(i = 0; i < 8; i++)
{
if((data & 0x80)>0){
HC595_DAT(1);
}
else {
HC595_DAT(0);
}
data <<= 1;
HC595_CLK(0);
HC595_CLK(1);
}
}
void HC595_SEND_DATA(uint8_t disp_num, uint8_t disp_bit)
{
HC595_WriteData(disp_num);
HC595_WriteData(1<<disp_bit);
Display_Out();
}
void Disp_Data(uint16_t dataH, uint16_t dataL)
{
uint16_t tempH,tempL;
uint8_t num_q, num_b,num_s,num_g;
tempL = dataL;
num_q = tempL/1000;
num_b = tempL/100%10;
num_s = tempL/10%10;
num_g = tempL%10;
HC595_SEND_DATA(Disp_DX[num_q],3);
HC595_SEND_DATA(Disp_DX[num_b],2);
HC595_SEND_DATA(Disp_DX[num_s],1);
HC595_SEND_DATA(Disp_DX[num_g],0);
tempH = dataH;
num_q = tempH/1000;
num_b = tempH/100%10;
num_s = tempH/10%10 ;
num_g = tempH%10;
HC595_SEND_DATA(Disp_DX[num_q],7);
HC595_SEND_DATA(Disp_DX[num_b],6);
HC595_SEND_DATA(Disp_DX[num_s] ,5);
HC595_SEND_DATA(Disp_DX[num_g],4);
}
void Disp_Temp(uint16_t dataL)
{
uint16_t tempH,tempL;
uint8_t num_q, num_b,num_s,num_g;
tempL = dataL;
num_q = tempL/1000;
num_b = tempL/100%10;
num_s = tempL/10%10;
num_g = tempL%10;
HC595_SEND_DATA(Disp_DX[num_q],3);
HC595_SEND_DATA(Disp_DX[num_b],2);
HC595_SEND_DATA(Disp_DX[num_s] & 0x7F,1); //显示小数点
HC595_SEND_DATA(Disp_DX[num_g],0);
}
int main(void)
{
short temperature;
TmpVal = 400;
SYSCFG_DL_init();
//NVIC_EnableIRQ(TIMER_0_INST_INT_IRQN);
//DL_TimerG_enableClock(PWM_0_INST);
//DL_TimerG_disableClock(PWM_0_INST);
while (1) {
TmpVal++;
if(TmpVal >= 80000)
{
temperature = ds18b20_get_temperature();
TmpVal = 0;
if(temperature>230){
DL_TimerG_setCaptureCompareValue(PWM_0_INST, 2500, DL_TIMER_CC_0_INDEX);
}
else{
DL_TimerG_setCaptureCompareValue(PWM_0_INST, 0, DL_TIMER_CC_0_INDEX);
}
}
Disp_Temp(temperature);
}
}
void TIMER_0_INST_IRQHandler(void)
{
switch(DL_Timer_getPendingInterrupt(TIMER_0_INST)){
case DL_TIMER_IIDX_ZERO:
{
TmpVal --;
if(TmpVal == 0)
{
TmpVal = 4;
}
}
break;
default:
break;
}
}【实现的功能】
开机后数码管显示实际温度值，超过23度，他就会报警，低于23度，关闭报警。
我要赚赏金
STM32
MCU
通讯及无线技术
物联网技术
电子DIY
板卡试用
基础知识
软件与操作系统
我爱生活
小e食堂
