0.0測驗背景

測驗背景1：用DS18B20溫度傳感器測驗溫度時，顯示裝置無論選擇數碼管還是LCD等，顯示裝置均會出現閃爍的現象，
測驗背景2：據說DS18B20對時序要求嚴格，那么在對DS18B20進行時序操作時是否需要關閉中斷？

0.1測驗環境

測驗環境：
DS18B20：

MCU：STC15F2K60S2 ，晶振頻率11.0592Mhz，波特率：9600bps

0.2觀察方法

定時器動態掃描數碼管顯示：數碼管處理函式放在死回圈中，不控制資料重繪頻率，即死回圈每執行一次數碼管處理函式就執行一次，
通過串口上位機顯示資料波形，波特率：9600bps，串口發送函式1ms執行一次，即串口對溫度資料的采樣頻率為1khz，

實驗1、不關閉中斷

?即在對DS18B20進行單總線資料通信時，不關閉所有中斷，

實驗1.1溫度讀取函式放在死回圈中輪詢執行

?即將溫度讀取函式rd_temperature放在死回圈中，不控制讀取頻率，
實驗現象：
?數碼管亮度顯示穩定，但是頻繁出現奇異資料，由于奇異資料的頻繁出現導致數碼管出現閃動，
?串口資料：

?串口資料波形：
?注意左側坐標，凡是出現肉眼可見的尖峰都可以理解為溫度資料的奇異值，即錯誤資料，由于串口資料是1ms發送一次，橫坐標的單位為ms，

實驗結論：
?這是溫度資料更新最快的，但是溫度資料出現奇異值的概率比較大，

實驗1.2控制溫度讀取函式執行頻率400ms

?通過設定標志位，控制溫度讀取函式rd_temperature的執行頻率，參考往屆賽題，將溫度資料的重繪頻率設定為400ms，

實驗現象：
?數碼管亮度顯示比較穩定，沒有任何閃爍的出現，奇異值還是會出現，頻率不低，
?串口資料波形：

實驗結論：
?對比上一張波形圖，可以得出，在相同時間奇異資料的出現頻率降低了接近一倍，數碼管的顯示狀態也可以接受，可以通過再減小溫度資料的重繪頻率，來減少奇異資料的出現，付出得代價是數碼管顯示溫度得靈敏度降低了，

實驗2、關閉中斷

即在對DS18B20進行單總線資料通信時，關閉所有中斷，

實驗2.1溫度讀取函式放在死回圈中輪詢執行

?即將溫度讀取函式rd_temperature放在死回圈中，不控制讀取頻率，

實驗現象：
?數碼管亮度顯示不穩定，每個數碼管輪流出現較暗的狀態，總的來看四個數碼管出現較大的閃動，完全沒有奇異值的出現，

?數碼管出現“閃動”現象的原因分析：
??由于每次執行溫度讀取函式rd_temperature時都暫時關閉了中斷，在執行完溫度讀取函式后再打開，然而，雖然單總線onewire的驅動函式中沒有單個比較長時間的延時，但是在溫度讀取函式rd_temperature`中反復多次呼叫底層驅動，軟體延時時間累計達到了6ms， 戳👉具體詳情，
又由于在執行溫度讀取函式時關閉了中斷，6ms的時間內沒有去重繪數碼管，由于鎖存器的存在，數碼管維持在上一個狀態，這就造成了每個數碼管點亮的時間長短不一，宏觀上也就是每個數碼管的亮度不均勻且閃動，

?串口資料波形：
?注意左側坐標，所有數值都在24.44到24.75之間，大部分在24.50到24.63之間，峰峰值為0.31，完全沒有奇異值的出現，資料顯示極其穩定，

實驗結論：
?雖然上位機傳回的資料極其穩定，沒有奇異值，但是由于頻繁關閉打開中斷，造成數碼管顯示閃動，無法接受，

實驗2.2控制溫度讀取函式執行頻率400ms

?通過設定標志位，控制溫度讀取函式rd_temperature的執行頻率，參考往屆賽題，將溫度資料的重繪頻率設定為500ms，

實驗現象：
?數碼管亮度顯示比較穩定，雖然控制了溫度資料的重繪頻率為500ms，但總歸還是關閉了中斷，數碼管還是會出現輕微“閃爍”，輪流出現閃動，完全沒有奇異值的出現，
?串口資料波形：
?注意左側坐標，所有數值都在24.27到24.44之間，峰峰值為0.17，完全沒有奇異值的出現，資料顯示極其穩定，

實驗結論：
?上位機傳回的資料極其穩定，沒有奇異值，數碼管只有輕微閃動，顯示效果良好，在接受范圍之內，

實驗3、不關閉中斷+濾波

?即在對DS18B20進行單總線資料通信時，不關閉所有中斷，并且對溫度讀取函式rd_temperature讀回來的資料采取軟體濾波，來消除奇異資料，

實驗3.1溫度讀取函式放在死回圈中輪詢執行+限幅濾波

?即將溫度讀取函式rd_temperature放在死回圈中，不控制讀取頻率，
實驗現象：
?數碼管亮度顯示穩定，偶爾會發輕微閃動，偶爾出現奇異資料，不過奇異資料的峰值得到了較大的限制，
?串口資料波形：
?由于限幅濾波演算法中的峰值限制在這兒選的是10，所以奇異資料偶爾出現并且限制在35以下，

實驗結論：
?在不關閉中斷的情況下，無論是數碼管顯示效果還是上位機的波形顯示，都得到了較好的控制，
?弊端是，為了限制奇異資料，限幅濾波演算法中的峰值限制選的是10，常溫25，資料得顯示范圍被規定在15~35之間，在賽場上用手來升溫必然沒有問題，可不知道機器閱卷時會怎樣，

實驗3.2控制溫度讀取函式執行頻率400ms + 限幅濾波

?通過設定標志位，控制溫度讀取函式rd_temperature的執行頻率，參考往屆賽題，兼顧數碼管顯示溫度資料得靈敏度，將溫度資料的重繪頻率設定為400ms，

實驗現象：
?數碼管亮度顯示極其穩定，沒有任何閃爍的出現，奇異值在測驗時沒有出現，可見奇異值出現概率極低，但應該還是存在，

?串口資料波形：
?看不到尖峰脈沖的存在，峰峰值在0.1左右，

?補：不知道過了多長時間……還是會出現奇異資料，但是出現奇異值的峰值已經很小，出現的概率極低，

實驗結論：
?在不關閉中斷的情況下，無論是數碼管顯示效果還是上位機的波形顯示，都得到了更好的控制，
?限幅濾波演算法中的峰值限制選的是30，常溫25，資料得顯示范圍被規定在-5~55之間，可測溫范圍更廣，

實驗3.3溫度讀取函式放在死回圈中輪詢執行+中位值平均濾波

?即將溫度讀取函式rd_temperature放在死回圈中，不控制讀取頻率，
實驗現象：
?即使不控制溫度讀取函式和數碼管的重繪頻率，數碼管亮度顯示極其穩定，無任何閃爍閃動，沒有任何奇異資料，
?串口資料波形：
?長時間測驗結果依舊，波形穩定，外界溫度穩定時，溫度在0.07范圍內波動，

實驗結論：
?在不關閉中斷的情況下，無論是數碼管顯示效果還是上位機的波形顯示，都得到了目前最好的控制，
?并且中位值平均濾波不存在限幅濾波演算法對溫度范圍的限制，

實驗結論

奇異值出現的原因：

?DS18B20對時序要求嚴格，中斷打斷了正在進行通過單總線傳輸的資料，造成了通信誤差，

是否關閉中斷：

?個人建議：不關閉中斷，一是為了數碼管顯示，二是如果關閉中斷，溫度讀取函式就相當于6ms的延時，會降低按鍵的靈敏度，

推薦處理方法：

?不關閉中斷，并采用中位值平均濾波法，目前已知最好的方法，
?藍橋杯比賽時，為節約時間可先采用 不關閉中斷+控制溫度讀取函式執行頻率，執行頻率或者叫做重繪頻率控制在400ms或500ms均可，但是這種方法還是有一定概率出現奇異資料，造成數碼管偶爾閃動，
?雖然限幅濾波演算法簡單易記代碼量少，但是畢竟評分時是機器閱卷，不知道測驗溫度環境是多少，所以不推薦使用，
?比賽時如果時間充足，推薦使用 不關閉中斷+控制溫度讀取函式執行頻率+中位值平均濾波，

意外識訓：

?按鍵消抖演算法三行代碼竟是 消抖濾波法，

?DS18B20溫度傳感器是一階傳感器，和RC回路充放電曲線相同，👇

原始碼

限幅濾波法

/********************************************************
 Amplitude_Filter()-限幅濾波法
 優點：能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾
 缺點：無法抑制那種周期性的干擾，且平滑度差
 說明：
  1、形參 取得當前值
  2、變數說明
    Old_Value:最近一次有效采樣的值，該變數為靜態區域變數
    New_Value:當前采樣的值
    Return_Value:回傳值
  3、常量說明
    A:兩次采樣的最大誤差值，該值需要使用者根據實際情況設定
    入口：Old_Value,上一次有效的采樣值，形參賦值
    出口：Return_Value,回傳值，本次濾波結果
********************************************************/

//#define A  50

	
float Amplitude_Filter(float Value)  
{
	float New_Value = 0;
	static float Old_Value = 25;   //為提高濾波效果，可根據實際測溫情況進行賦值
	
	float Return_Value = 0;
	
	New_Value = Value;
	
	if( ((New_Value-Old_Value)>A) ||  ((Old_Value-New_Value)>A) )
		Return_Value=Old_Value;
	else 
	{
	  Return_Value=New_Value;
	  Old_Value = New_Value;
	}
	
	return(Return_Value);
}

中位值平均濾波法

/********************************************
中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）
  說明：采一組佇列去掉最大值和最小值，相當于“中位值濾波法”+“算術平均濾波法”，
  優點：融合了兩種濾波的優點，對于偶然出現的脈沖性干擾，可消
  除有其引起的采樣值偏差，對周期干擾有良好的抑制作用，
  平滑度高，適于高頻振蕩的系統，
  缺點：測量速度慢
*********************************************/

//#define N 12

float Median_Average_Filter(float Value)  

{
  static unsigned char num = 0;
  unsigned char i,j;
  float temp=0,sum=0,value=25;
  static float xdata value_buf[N]={25.0,25.0,25.0,25.0,25.0,25.0,25.0,25.0,25.0,25.0,25.0,25.0};   //存放采樣資料的陣列

  if(num++ == N) num = 0;
  value_buf[num] = Value;

  //采樣值從小到大排列（冒泡法）
  for(j=0;j<N-1;j++)  //遍歷整個陣列
  {
    for(i=0;i<N-j;i++)
    {
     if(value_buf[i]>value_buf[i+1])
	  {
          temp = value_buf[i];
          value_buf[i] = value_buf[i+1];
          value_buf[i+1] = temp;
       }
    }
  }

  for(i=1;i<N-1;i++)
	  sum += value_buf[i];

 value = sum/(N-2);
	
 return(value);
}

DS18B20初始值消除方法更新

uchar puc_SEG_Code[8]= {0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff};

void main(void)
{
  Init();
  Timer1Init();
  UartInit();

  temperature = rd_temperature()/16.0;
  while(temperature == 85.0)
  {
    temperature = rd_temperature()/16.0;
  }
  
  //最后開中斷
  ET1 = 1;
  EA = 1;
	
 while(1)
 {
 ……
 ……

單獨分別控制外設重繪頻率

void temperature_Proc(void)
{
  if(uc_temp_Flag) return;
  uc_temp_Flag = 1;
	
  //EA = 0;
	temperature = rd_temperature()/16.0;
	//temperature = Amplitude_Filter(temperature); //限幅濾波法
	temperature = Median_Average_Filter(temperature);//中位值平均濾波法
	//EA = 1;
}

完整工程0積分下載

濾波演算法參考1
濾波演算法參考2
??
??
??
??
彩 蛋