第二節(jié)和第三節(jié)介紹了如何使用C語言編程單片機,制作 LED 閃爍小燈,以及 LED “呼吸燈”。上一節(jié)介紹了利用 DHT11 溫濕度傳感器測量室內(nèi)溫度和濕度的方法,本節(jié)將把它們結(jié)合,制作一些更加“有意思”的小玩意兒。
溫濕度報警器
溫濕度傳感器的很多實際應(yīng)用的場景都是檢測一個“閾值”——例如,如果環(huán)境溫度在 40 攝氏度以下則一切正常,一旦環(huán)境溫度超過 40 攝氏度,就會有報警信息,通常以“聲光”的形式(鈴聲、警報燈等)給出。
參照實際應(yīng)用,我們可以使用C語言編程單片機,用緩和的 LED “呼吸燈”表示正常溫濕度情況。而一旦出現(xiàn)溫度超過閾值的情況,則可以用急促的 LED 閃爍小燈表示。
先來看看上一節(jié)獲取室內(nèi)溫濕度的單片機 C語言程序代碼:
void main() { char dat[5] = {0}; int cks; init_uart(9600); set_timer0(10); // 10us prints("init...\r\n"); delay_10us(50000);delay_10us(50000); delay_10us(50000);delay_10us(50000); prints("program start...\r\n"); while(1){ dht11_start(); dht11_read_once(dat); cks = 0; cks += dat[0]; cks += dat[1]; cks += dat[2]; cks += dat[3]; if((char)cks == dat[4]){ prints("RH: ");printn(dat[0]);prints(".");printn(dat[1]);prints(" "); prints("TM: ");printn(dat[2]);prints(".");printn(dat[3]);prints("\r\n"); }else{ prints("capture failed\r\n"); } delay_10us(50000);delay_10us(50000); } }
乍一看,要實現(xiàn)上面的設(shè)計好像很簡單,只需要判斷一下溫度值,再決定使用哪一套 LED 小燈的控制程序(“呼吸燈”程序,或者“閃爍”程序)就可以了。
但是 DHT11 傳感器需要的 delay_10us(50000); 語句會破壞 LED 小燈的控制程序,因為在這 500ms 期間,單片機處于等待狀態(tài),無法控制 LED 小燈閃爍或者“呼吸”。那么,沒有辦法解決這個問題嗎?也不是,請看 LED 小燈“閃爍”的核心C語言程序:
while(1){ P20 = 0; delay(10); P20 = 1; delay(10); }
以及 LED 的“呼吸燈”的核心C語言程序:
void twinkle_once(unsigned char darkTime) { P20 = 0; delay(100-darkTime); P20 = 1; delay(darkTime); }
仔細思考一下,應(yīng)該能明白無論是 LED “閃爍”程序,還是“呼吸”程序,其實都依賴“延時”。那思路就有了,直接使用 LED 小燈的控制程序代替 delay_10us(50000); 不就可以了嗎?的確如此,請繼續(xù)往下看。
編寫C語言程序,制作自己的警報器
先在上一節(jié) C語言代碼的基礎(chǔ)上氨氣報警器,實現(xiàn)更大尺度的 5ms 延時函數(shù):
void delay_5ms(unsigned int n) { while(n--) delay_10us(5); }
使用 delay_5m() 函數(shù)替換之前定義的“不精確”延時函數(shù) delay() 函數(shù)甲烷報警器,這樣我們就能知道較為精確的 LED 小燈的控制程序執(zhí)行時間,也就能更加方便的替換 delay_10us(50000); 語句。
現(xiàn)在寫出“呼吸”1 秒的 LED “呼吸燈”C語言程序就不難了,請看:
void led_breath_1s() { static int cnt = 0; static char dark_time = 0, dir = 1 ; while(1){ twinkle_once(dark_time); if( 0==((cnt++)%4) ){ if(dir) dark_time += 1; else dark_time -= 1; if(dark_time >= 100) dir = 0; if(dark_time <= 60) dir = 1; } if(cnt > 200){ cnt = 0; break; } } }
twinkle_once() 執(zhí)行一次需要 5ms 的時間,cnt 計數(shù)到 200 次就恰好是 1 秒,另外,if( 0==((cnt++)%4) ) 語句仍然能夠控制 LED 小燈的“呼吸”頻率。其他部分的代碼與之前介紹的就沒什么不同了。
類似的,閃爍 1 秒的 LED “閃爍”C語言程序可以如下實現(xiàn):
void led_twinkle_1s() { char cnt = 5; while(cnt--){ P21 = 1; delay_10us(10000); P21 = 0; delay_10us(10000); } }
閃爍一次需要 200 ms 的時間,那么閃爍 5 次就是 1秒了。現(xiàn)在使用 led_breath_1s() 和 led_twinkle_1s() 函數(shù)替換delay_10us(50000); 語句就可以了。請看:
void main() { char dat[5] = {0}; int cks; init_uart(9600); set_timer0(10); // 10us prints("init...\r\n"); // delay_10us(50000);delay_10us(50000); // delay_10us(50000);delay_10us(50000); led_breath_1s(); led_breath_1s(); prints("program start...\r\n"); while(1){ dht11_start(); dht11_read_once(dat); cks = 0; cks += dat[0]; cks += dat[1]; cks += dat[2]; cks += dat[3]; if((char)cks == dat[4]){ prints("RH: ");printn(dat[0]);prints(".");printn(dat[1]);prints(" "); prints("TM: ");printn(dat[2]);prints(".");printn(dat[3]);prints("\r\n"); }else{ prints("capture failed\r\n"); } if(dat[2] > 15) led_twinkle_1s(); else led_breath_1s(); //delay_10us(50000);delay_10us(50000); } }
初始化時,使用了 led_breath_1s(); 代替了 DHT11 傳感器需要的延時,每次獲取溫濕度值的時候,則判斷了溫度值,如果溫度大于 15 攝氏度,使用LED的“閃爍”程序代替延時 1秒,否則使用 LED 的“呼吸燈”程序代替。
現(xiàn)在編譯C語言程序,燒寫到單片機,可以得到如下結(jié)果:
一開始,DHT11 探測到的溫度較低,所以LED指示燈是“呼吸”狀態(tài)的溫濕度探測,然后使用手捏住 DHT11,溫度升高超過“閾值”后,LED 小燈就變成“閃爍”狀態(tài)了。
還有問題嗎?
上面的控制程序還不是很完美,相信細心的朋友應(yīng)該看出來了,LED小燈處于“呼吸”狀態(tài)時,總是會有一次閃爍。這是因為我們采集 DHT11 傳回來的溫濕度信息時,也有幾十毫秒的延時,在這段時間內(nèi),單片機是無法控制 LED 小燈的溫濕度探測,所以小燈會一直處于最近一次的亮暗狀態(tài),查看 led_twinkle_1s() 函數(shù)的C語言代碼就知道,LED 小燈最后的狀態(tài)是亮的狀態(tài),這就解釋了我們遇到的問題。
這其實也是單片機編程的一個特點溫濕度探測,若單片機內(nèi)部沒有運行操作系統(tǒng),則編寫并行的程序幾乎是不可能的,所以串行的阻塞延時應(yīng)該盡量避免,否則就會出現(xiàn)類似上面的問題。那么,上面這種問題不借助于操作系統(tǒng)也能解決嗎?當然可以,借助于單片機的中斷系統(tǒng)就很好解決,限于篇幅,以后再說了。
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