单片机实例分享，温度记忆杯垫

“记忆杯垫”是我利用身边的材料制作的，杯垫材料是一张光盘，导热材料是硬币，用502胶水和加厚双面胶粘合，制作起来十分简单。

这个作品的设计初衷是源自个人的生活经验，希望和我有着一样烦恼的“技术宅”们会喜欢这个设计。笔者作为“职业码农”，常常遇到这样的困扰：早上冲好的咖啡，放着放着就凉了;同事胃不好，需要喝温水，可一忙就忘记了……想必每个人都有这样的经历，这次的设计，就是给大家解决这一问题——可以及时提醒人们饮用热饮。喜欢喝热饮的朋友，以后不必再因为冷却的热饮而苦皱眉头了!

功能描述

“记忆杯垫”能实现以下功能：当我们把装有温度较高液体的杯子放到杯垫上时，杯垫上安装的温度传感器开始测量杯子的底部温度，只要杯子不是隔热材料的，那么杯子的表层温度就会和里面的液体温度成正比，当杯子内的液体降到了适合人的饮用习惯时，此时按下“记忆键”，杯垫就将永久记录下此时的杯子底层温度;当使用者再次将装有热饮的杯子放在杯垫上时，液体在降温过程中，只要杯子的底层温度与之前记忆的温度接近，杯垫就可以根据设计者的要求提示主人饮用，比如通过闪烁灯提示或者通过音乐提示。

工作原理

这次设计的核心就是围绕温度传感器DS18B20和单片机EEPROM的应用。

DS18B20采集温度，单片机负责数据的处理，当有温度需要记录时，单片机将待记录温度存储到单片机EEPROM中;当EEPROM中有了温度记录后，单片机将采集到的数据与EEPROM中数据随时进行比较，当数据接近时，就会做出相应输出，开启提示功能。

当下次冲好了一杯咖啡，就可以把杯子放到杯垫上面了，温度传感器会将采集到的温度T值与EEPROM里的数值A做比较，当A-1 < T < A+1 时，杯垫侧面的8个发光二极管就会闪烁，以此来提示主人喝咖啡或水。

温度的差值也可以根据设计者的需要自行改变，比如在比较寒冷的地区，T与A的差值可以通过改变程序来实现。笔者在南方，实际测试的时候发现T与A的值在±1之间就可以了。

记忆键在向单片机记录温度数据的时候，也会擦除之前的数据，这样一个按钮就可以完成需要的操作。

国产的STC单片机大多数都自带了一定大小的EEPROM，这就给设计者带来了极大的方便。为了让电路更加简洁，这次选用的是STC11F04E的1T单片机，其具备4KB的程序存储空间和1KB的EEPROM空间，20引脚的封装设计大大减小了PCB面积。图15.1为电路原理图，制作说明见图15.2、图15.3。

图15.1 电路原理图

图15.2

图15.2 光盘中间的圆孔用来放置温度传感器，上面用金属片导热材料固定，并涂上硅脂，增加导热效果，因为大多数杯子底部是凹进去的，也可以用硬币这种有一定厚度的材料导热。

图15.3

图15.3 杯垫的背面，用双面胶(电工固定线盒那种)粘住电池盒、电路板、流水灯，温度传感器已经粘在电路板下面了

程序设计

这里要作出说明的是，大多数DS18B20程序代码都是为12T单片机设计的，而1T单片机指令速度要比12T单片机快很多，这就导致了通常的DS18B20程序不能直接拿来调用。笔者根据STC的官方资料，通过计算指令外加逻辑分析仪测试的方式，得出的结论是，11系列的1T单片机指令要比12T单片机快6.5倍左右，根据这个数据来修改原始DS18B20程序的延时程序和EEPROM程序，就能保证系统的稳定性。

STC绝大多数芯片都集成了EEPROM，不同型号的擦写程序也是大同小异，使用起来十分方便，无需额外EEPROM的IC，更不需要IC通信程序。因为是内部集成的，程序代码简单，很好理解，节约了设计成本的同时，也给应用者节约了程序设计时间。

STC的官方资料很明确地给出了EEPROM的原始程序，笔者根据自己的理解，为使程序更加简洁，对官方程序作了一些改动，应用了C语言的宏定义，自己也做了对应的库文件，方便实用。本程序是在Keil环境下编译的，使用时要添加我自己写的basic.h、STC11Fxx_IAP.h文件，同时要下载官方的单片机库文件，这样方可保证程序的正确编译。

使用单片机进行温度测量

要实现温度监测，首先需要连接温度传感器到单片机，并读取传感器输出的模拟信号。通常使用的温度传感器是模拟输出的，可以选择使用模拟输入引脚（比如ADC引脚）来读取传感器信号。

以下是一个示例程序，演示如何在8051单片机上通过ADC读取温度传感器的模拟信号，并将其转换为温度值进行显示：

```c

#include <8051.h>

// 函数声明

void delay_ms(unsigned int milliseconds);

void init_adc();

unsigned char read_adc();

// 延时函数，单位为毫秒

void delay_ms(unsigned int milliseconds) {

while (milliseconds) {

unsigned int count = 12000; // 根据实际情况调整循环次数

while (count) {

count--;

}

milliseconds--;

}

}

// 初始化ADC

void init_adc() {

ADCON0 = 0x41; // 设置ADC转换时钟频率和通道

ADCON1 = 0x80; // 设置ADC数据格式和引用电压

}

// 读取ADC值

unsigned char read_adc() {

ADCON0 |= 0x04; // 启动ADC转换

while (ADCON0 & 0x04); // 等待ADC转换完成

return ADRESH; // 返回高字节数据

}

// 主函数

void main(void) {

unsigned char adc_value;

float temperature;

init_adc(); // 初始化ADC

while (1) {

adc_value = read_adc(); // 读取ADC值

// 转换为温度值（示例使用线性关系进行转换）

temperature = (adc_value * 0.48875) - 50;

// 显示温度值（通过串口、LCD等方式进行显示）

// 延时一段时间

delay_ms(1000);

}

}

```

在上面的示例中，我们定义了`init_adc`函数用于初始化ADC，`read_adc`函数用于读取ADC值。主函数中，我们通过调用`init_adc`函数来初始化ADC，然后在一个循环中不断读取ADC值并进行温度转换。

请注意，这只是一个示例程序，温度转换部分使用了简单的线性关系进行转换，具体的转换公式需要根据你所使用的温度传感器的特性而定。

另外，你可能需要根据实际情况将温度值以适当的方式进行显示，比如通过串口通信输出到计算机，或者连接液晶显示屏进行显示。

希望这个示例对你有帮助。如果还有其他问题，请随时提问。

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