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文檔簡介
1、<p> 單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計</p><p> 專 業(yè): 自動化 </p><p> 班 級: </p><p> 姓 名: </p><p> 學(xué) 號: </p><
2、;p> 指導(dǎo)教師: </p><p> 2012 年 7月 1日</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 1引言1</b></p><p><b> 2方案設(shè)計1</b></p><p
3、> 2.1 總體方案設(shè)計1</p><p> 2.2 系統(tǒng)組成及框圖1</p><p><b> 3硬件電路設(shè)計2</b></p><p> 3.1 溫度測量電路設(shè)計2</p><p> 3.2 濕度測量電路設(shè)計2</p><p> 3.3 按鍵電路設(shè)計3</p
4、><p><b> 4 軟件設(shè)計3</b></p><p> 4.1 主程序流程圖3</p><p> 4.2 溫度模塊程序設(shè)計4</p><p> 4.3 濕度模塊程序設(shè)計5</p><p> 4.4 顯示子程序設(shè)計5</p><p><b>
5、 5總結(jié)5</b></p><p><b> 6參考文獻(xiàn)5</b></p><p><b> 7 附錄6</b></p><p><b> 7.1 附錄A6</b></p><p><b> 7.2 附錄B6</b></
6、p><p><b> 1引言</b></p><p> 本次課程設(shè)計主要基于AT89C51單片機(jī),開發(fā)環(huán)境溫度及濕度檢測及控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為控制器,DS18B20作為溫度傳感器,HS1101作為濕度傳感器。系統(tǒng)主要功能如下:</p><p> ?。ǎ保囟?、濕度進(jìn)行測量;</p><p>
7、(3)溫度及濕度的顯示;</p><p> ?。ǎ矗┰O(shè)定預(yù)期溫度與濕度值并顯示。</p><p> 關(guān)鍵詞:AT89C51,溫度及濕度檢測,LCD顯示。</p><p><b> 2方案設(shè)計</b></p><p> 本章從控制系統(tǒng)的總體構(gòu)成及原理框圖對系統(tǒng)進(jìn)行了總體分析說明,控制系統(tǒng)組成以后,主要通過控制器、傳感
8、器及執(zhí)行器對控制變量進(jìn)行分析和處理。</p><p> 2.1 總體方案設(shè)計</p><p> 本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為微處理器,DS18B20作為溫度傳感器對溫度進(jìn)行檢測,HS1101作為濕度傳感器與NE555組成濕度測量模塊,使用LM016L對測得的溫度及濕度值進(jìn)行顯示,使用按鍵對溫度及濕度的設(shè)定值進(jìn)行修改。</p><p> 2.2 系統(tǒng)組成及
9、框圖</p><p> 系統(tǒng)主要有溫度測量模塊、濕度測量模塊、顯示模塊、及按鍵模塊。其原理框圖如圖2-1所示。</p><p> 圖2.1 系統(tǒng)組成框圖</p><p><b> 3硬件電路設(shè)計</b></p><p> 本溫度及濕度控制系統(tǒng)使用AT89C51作為控制器,用DS18B20實現(xiàn)對溫度測測量,用HS1
10、101及NE555實現(xiàn)的濕度的測量,并采用LM016L將采集的的數(shù)據(jù)顯示?,F(xiàn)將系統(tǒng)硬件設(shè)計表述如下。</p><p> 3.1 溫度測量電路設(shè)計</p><p> 采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器測量溫度, DS18B20與單片機(jī)是單線雙向通信。其連接電路如圖3.1所示。</p><p> 圖3.1 DS18B20的測溫電路(DQ端接51的P2.7)</
11、p><p> 3.2 濕度測量電路設(shè)計</p><p> 圖3.2 NE555測濕電路</p><p> HS1101實際上相當(dāng)于一個可變電容,它會因外部環(huán)境濕度的變化而致使電容值變化,濕度測量模塊采用HS1101及NE555一起組成,將該HS1101置于NE555震蕩電路中,將電容值的變化轉(zhuǎn)化為與之呈反比的電壓頻率信號,可直接被計算機(jī)采集。</p>
12、<p> 表3.1 等效電容值與相對濕度之間的數(shù)值關(guān)系</p><p> 3.3 按鍵電路設(shè)計</p><p> 系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)設(shè)定的溫度及濕度值,我們可以通過四個按鍵來進(jìn)行實現(xiàn),前兩個按鍵選擇是溫度設(shè)定還是濕度設(shè)定,后兩個按鍵實現(xiàn)加一和減一操作,設(shè)計電路圖如圖3.3所示。</p><p><b> 圖3.3 按鍵電路</b>
13、</p><p> 其工作原理如下:當(dāng)閉合溫度控制開關(guān),可以通過“加”、“減”按鈕來實現(xiàn)目標(biāo)溫度值的加一或者減一;同理閉合濕度開關(guān),通過“加”、“減”按鈕來實現(xiàn)目標(biāo)濕度值的加一或者減一。而且,當(dāng)兩個開關(guān)同時閉合時,可以實現(xiàn)溫度和濕度的同加一或同減一。</p><p><b> 4 軟件設(shè)計</b></p><p> 本章主要對各個功能模塊
14、的程序流程進(jìn)行說明。</p><p> 4.1 主程序流程圖</p><p> 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)讀出并處理DS18B20的測量溫度值,讀出測濕電路的結(jié)果,并將溫度及濕度進(jìn)行實時顯示,直到需要退出該系統(tǒng)時結(jié)束并退出。程序流程圖如圖4.1所示 :</p><p><b> N</b></p><p><b&
15、gt; Y</b></p><p> 圖4.1 主程序流程圖</p><p> 4.2 溫度模塊程序設(shè)計</p><p> 溫度模塊主要包括DS18B20的初始化以及與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)處理。DS18B20與微處理器之間的通信比較復(fù)雜,每一次通信之前必須進(jìn)行復(fù)位,復(fù)位的時間、等待時間、回應(yīng)時間應(yīng)嚴(yán)格按時序編程。</p><p&g
16、t; 4.3 濕度模塊程序設(shè)計</p><p> 濕度模塊主要是利用定時器T0和T1對555的輸出頻率進(jìn)行測量,進(jìn)而得到相對濕度值。</p><p> 在該塊程序設(shè)計中,我們選取T0做定時器,定時時間是50ms,而選擇T1做計數(shù)器,每當(dāng)T0定時時間到就讀取T1的計數(shù)值,然后將T1的計數(shù)值乘以20就可得到555芯片的輸出頻率,可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理從而得到相對濕度值。</p>&
17、lt;p> 4.4 顯示子程序設(shè)計</p><p> 顯示子程序包括1602的初始化,以及對溫度和濕度值的顯示。初始化時第一行顯示“wend”,第二行顯示“shid”,然后根據(jù)溫度的測得值及其正負(fù)將測得溫度值和設(shè)定溫度值在第一行,并將測得的頻率值裝換為相對濕度值,并將其和濕度設(shè)定值顯示在第二行。</p><p><b> 5總結(jié)</b></p>
18、<p> 在設(shè)計中,通過對硬件電路不斷的處理,使得硬件部分比較完善。另外,在電路中加入了限流電阻,保證了各個器件的使用壽命??傊?,硬件電路的設(shè)計達(dá)到了抗干擾,較高精度的目的。軟件部分中,對程序也做了數(shù)次修改,最終在Keil uVision3中實現(xiàn)了成功的模擬,進(jìn)一步驗證了設(shè)計思路。</p><p> 本系統(tǒng)實現(xiàn)的功能如下。</p><p> 1. 對溫室大棚溫度和濕度進(jìn)
19、行實時測量;</p><p> 2. 通過LCD顯示屏分別進(jìn)行溫度和濕度顯示;</p><p> 3.對溫度和濕度的設(shè)定值通過按鍵可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p> 本系統(tǒng)的優(yōu)點有以下幾點。</p><p> 1. 結(jié)構(gòu)簡單,容易實現(xiàn);</p><p> 2. 造價低廉,性價比高;</p><
20、;p> 3.達(dá)到了一定的精度要求。</p><p><b> 6參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1]金偉正.單線數(shù)字溫度傳感器的原理與應(yīng)用[J].電子技術(shù)與應(yīng)用,2000(6).</p><p> [2]單曉鋒,楊建紅.電容型溫濕度傳感器模擬計算與分析[J].半導(dǎo)體技術(shù),2010(11).</p><p&
21、gt; [3]胡漢才.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.</p><p><b> 7 附錄</b></p><p><b> 7.1 附錄A</b></p><p> 系統(tǒng)仿真電路圖如圖5.1所示。在調(diào)試過程中,通過改變溫度傳感器的數(shù)值,來檢驗系統(tǒng)中溫度模塊是否運(yùn)行正常。經(jīng)過測試溫度模塊
22、可以正常的顯示,并且具有一定的快速性。通過改變NE555振蕩電路中C3的容值(即HS1101的等效容值),來檢驗濕度摸快是否可以正常工作,經(jīng)過測試濕度模塊可以正常工作。并且對四個按鍵(即溫度、濕度、+、-)的功能進(jìn)行了測試,都實現(xiàn)了應(yīng)有的功能。</p><p> 圖5.1 系統(tǒng)仿真調(diào)試圖</p><p><b> 7.2 附錄B</b></p>&l
23、t;p> #include<reg51.h></p><p> #define uchar unsigned char</p><p> #define uint unsigned int</p><p> sbit DQ=P2^7;//DS18B20與單片機(jī)連接口</p><p> sbit RS=P3^0;//
24、LCD1602控制端與單片機(jī)的連接</p><p> sbit RW=P3^1;</p><p> sbit EN=P3^7;</p><p> sbit ST=P0^0;//按鍵接口</p><p> sbit SH=P0^1;</p><p> sbit Sjia=P3^2;</p><
25、;p> sbit Sjian=P3^3;</p><p> uchar code str1[]={"Wend:"};</p><p> uchar code str2[]={"Shid:"};</p><p> uchar data disdata1[6];</p><p> uchar
26、 data disdata2[4];</p><p> uint tvalue;//溫度值</p><p> uchar tflag;//溫度正負(fù)標(biāo)志</p><p> uint tem0,tem1;</p><p> uint temp0,temp1;</p><p><b> uint f=0;
27、</b></p><p> int hhhh=0;</p><p> int tsheding=20;//設(shè)置溫度值</p><p> int hsheding=40;//設(shè)置濕度值</p><p> void zhongd0() interrupt 0 //外部中斷0:加設(shè)置</p><p>
28、<b> {</b></p><p><b> if(ST==1)</b></p><p><b> {</b></p><p> tsheding++; //溫度值加1</p><p><b> }</b></p><p&g
29、t;<b> if(SH==1)</b></p><p><b> {</b></p><p> hsheding++; //濕度值加1</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p
30、> void zhongd1() interrupt 2 //外部中斷1:減設(shè)置</p><p><b> {</b></p><p><b> if(ST==1)</b></p><p><b> {</b></p><p> tsheding--; //
31、溫度值減1</p><p><b> }</b></p><p><b> if(SH==1)</b></p><p><b> {</b></p><p> hsheding--; //濕度值減1</p><p> }&
32、lt;/p><p><b> }</b></p><p> void timer0() interrupt 1 //T0定時中斷</p><p><b> {</b></p><p><b> TR0=0;</b></p><p>
33、;<b> TR1=0;</b></p><p> TL0=0xB0;//重裝值,定時50000us</p><p><b> TH0=0x3C;</b></p><p> tem0=TL1;//讀數(shù)</p><p><b> tem1=TH1;</b></p&
34、gt;<p> TL1=0x00;//計數(shù)器1清零</p><p><b> TH1=0x00;</b></p><p><b> TR0=1;</b></p><p> TR1=1; </p><p><b> }</b></p&
35、gt;<p> void timer1() interrupt 3 //T1計數(shù)中斷</p><p><b> {</b></p><p><b> TR0=0;</b></p><p><b> TR1=0;</b></p><p> TL0=0xB0
36、;//重裝值,定時50000us</p><p><b> TH0=0x3C;</b></p><p> TL1=0x00;//計數(shù)器1清零</p><p><b> TH1=0x00;</b></p><p><b> TR0=1;</b></p>&l
37、t;p><b> TR1=1; </b></p><p><b> } </b></p><p> void init_timer()</p><p><b> {</b></p><p> TMOD=0x51;</p><p> T
38、L0=0xB0;//定時器0初值定時50000us</p><p> TH0=0x3C; </p><p> TL1=0x00;//定時器1清零</p><p><b> TH1=0x00;</b></p><p> TR0=1;//T0開始計時</p><p&
39、gt; TR1=1;//T1開始計數(shù)</p><p><b> } </b></p><p> void delay1ms(uint ms)//延時1毫秒</p><p><b> {</b></p><p><b> uint i,j;</b></p>
40、<p> for(i=0;i<ms;i++)</p><p> for(j=0;j<110;j++);</p><p><b> }</b></p><p> void wr_com(uchar com)//1602寫指令</p><p><b> { </b>&l
41、t;/p><p> delay1ms(1);</p><p><b> RS=0;</b></p><p><b> RW=0;</b></p><p><b> EN=0;</b></p><p><b> P1=com;</b&
42、gt;</p><p> delay1ms(1);</p><p><b> EN=1;</b></p><p> delay1ms(1);</p><p><b> EN=0;</b></p><p><b> }</b></p>
43、<p> void wr_dat(uchar dat)//1602寫數(shù)據(jù)</p><p><b> { </b></p><p> delay1ms(1);</p><p><b> RS=1;</b></p><p><b> RW=0;</b><
44、;/p><p><b> EN=0;</b></p><p><b> P1=dat;</b></p><p> delay1ms(1);</p><p><b> EN=1;</b></p><p> delay1ms(1);</p>
45、<p><b> EN=0;</b></p><p><b> }</b></p><p> void lcd_init()//1602初始化設(shè)置</p><p><b> {</b></p><p> wr_com(0x38);delay1ms(1);
46、 //設(shè)置16*2顯示,5*7點陣,8位數(shù)據(jù)接口;并延時</p><p> wr_com(0x08);delay1ms(1); //設(shè)置關(guān)顯示,光標(biāo)不顯示,光標(biāo)不閃爍;并延時</p><p> wr_com(0x01);delay1ms(1); //設(shè)置顯示清屏;并延時</p><p> wr_com(0x06);delay1ms(1); //設(shè)置顯示光標(biāo)移動
47、位置;并延時</p><p> wr_com(0x0c);delay1ms(1); //設(shè)置顯示開及光標(biāo)設(shè)置;并延時</p><p><b> }</b></p><p> void display(uchar *p)//顯示子程序</p><p><b> {</b></p>
48、<p> while(*p!='\0')</p><p><b> {</b></p><p> wr_dat(*p);</p><p><b> p++;</b></p><p> delay1ms(1);</p><p><b&
49、gt; }</b></p><p><b> }</b></p><p> init_play()//1602初始化顯示</p><p><b> { </b></p><p> lcd_init();</p><p> wr_com(0x80);
50、 </p><p> display(str1);</p><p> wr_com(0xc0); </p><p> display(str2);</p><p><b> }</b></p><p> /**************************ds1820程序******
51、*******************/</p><p> void delay_18B20(uint i)//延時1微秒</p><p><b> {</b></p><p> while(i--);</p><p><b> }</b></p><p> voi
52、d ds1820rst()//DS18B20復(fù)位</p><p><b> { </b></p><p> uchar x=0;</p><p> DQ= 1; //DQ置位</p><p> delay_18B20(4); //延時</p><p> DQ = 0;
53、 //DQ拉低</p><p> delay_18B20(100); //精確延時大于480us</p><p> DQ = 1; //拉高</p><p> delay_18B20(40); </p><p><b> } </b></p><p>
54、uchar ds1820rd()//DS18B20讀數(shù)據(jù)</p><p><b> { </b></p><p> uchar i=0;</p><p> uchar dat=0;</p><p> for(i=8;i>0;i--)</p><p><b> { &l
55、t;/b></p><p> DQ=0; //給脈沖信號</p><p><b> dat>>=1;</b></p><p> DQ = 1; //給脈沖信號</p><p><b> if(DQ)</b></p><p> dat|=0x80;&
56、lt;/p><p> delay_18B20(10);</p><p><b> }</b></p><p> return(dat);</p><p><b> }</b></p><p> void ds1820wr(uchar wdata)//DS18B20寫數(shù)據(jù)
57、</p><p><b> {</b></p><p> uchar i=0;</p><p> for(i=8;i>0;i--)</p><p><b> { </b></p><p><b> DQ=0;</b></p>
58、<p> DQ=wdata&0x01;</p><p> delay_18B20(10);</p><p><b> DQ=1;</b></p><p> wdata>>=1;</p><p><b> }</b></p><p>&
59、lt;b> }</b></p><p> void read_temp()//讀取溫度值并轉(zhuǎn)換</p><p><b> {</b></p><p> uchar a,b;</p><p> ds1820rst(); </p><p> ds1820wr(0xc
60、c);//跳過讀序列號</p><p> ds1820wr(0x44);//啟動溫度轉(zhuǎn)換</p><p> ds1820rst(); </p><p> ds1820wr(0xcc);//跳過讀序列號</p><p> ds1820wr(0xbe);//讀取溫度</p><p> a=ds1820rd(
61、);</p><p> b=ds1820rd();</p><p><b> tvalue=b;</b></p><p> tvalue<<=8;</p><p> tvalue=tvalue|a;</p><p> if(tvalue<0x0fff)</p>
62、;<p><b> {</b></p><p><b> tflag=0;</b></p><p><b> }</b></p><p><b> else</b></p><p><b> {</b><
63、/p><p> tvalue=~tvalue+1;</p><p><b> tflag=1;</b></p><p><b> }</b></p><p> tvalue=tvalue*(0.625);//溫度值擴(kuò)大10倍,精確到1位小數(shù)</p><p><b&g
64、t; }</b></p><p> /*******************************************************************/</p><p> void ds1820disp1()//溫度值顯示</p><p><b> { </b></p><p>
65、 uchar flagdat;</p><p> uchar flagtsheding;</p><p> disdata1[0]=tvalue/1000+0x30;//百位數(shù)</p><p> disdata1[1]=tvalue%1000/100+0x30;//十位數(shù)</p><p> disdata1[2]=tvalue%10
66、0/10+0x30;//個位數(shù)</p><p> disdata1[3]=tvalue%10+0x30;//小數(shù)位</p><p> if(tsheding<hhhh)//判斷溫度設(shè)定值是正是負(fù)</p><p><b> { </b></p><p> flagtsheding='-';
67、</p><p> disdata1[4]=(~tsheding+1)/10+0x30;</p><p> disdata1[5]=(~tsheding+1)%10+0x30;</p><p><b> }</b></p><p><b> else </b></p>&l
68、t;p><b> { </b></p><p> flagtsheding=' ';</p><p> disdata1[4]=tsheding/10+0x30;</p><p> disdata1[5]=tsheding%10+0x30;</p><p><b> }</
69、b></p><p> if(tflag==0)</p><p> flagdat=0x20;//正溫度不顯示符號</p><p><b> else</b></p><p> flagdat=0x2d;//負(fù)溫度顯示負(fù)號:-</p><p> if(disdata1[0]==0x
70、30)</p><p><b> {</b></p><p> disdata1[0]=0x20;//如果百位為0,不顯示</p><p> if(disdata1[1]==0x30)</p><p><b> {</b></p><p> disdata1[1]=
71、0x20;//如果百位為0,十位為0也不顯示</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> wr_com(0x85);</p><p> wr_dat(flagdat);//顯示符號位</p><p> wr_com(
72、0x86);</p><p> wr_dat(disdata1[0]);//顯示百位</p><p> wr_com(0x87);</p><p> wr_dat(disdata1[1]);//顯示十位</p><p> wr_com(0x88);</p><p> wr_dat(disdata1[2]);/
73、/顯示個位</p><p> wr_com(0x89);</p><p> wr_dat(0x2e);//顯示小數(shù)點</p><p> wr_com(0x8a);</p><p> wr_dat(disdata1[3]);//顯示小數(shù)位</p><p> wr_com(0x8b);//顯示設(shè)定溫度值</
74、p><p> wr_dat('(');</p><p> wr_com(0x8c);</p><p> wr_dat(flagtsheding);</p><p> wr_com(0x8d);</p><p> wr_dat(disdata1[4]);</p><p>
75、wr_com(0x8e);</p><p> wr_dat(disdata1[5]);</p><p> wr_com(0x8f);</p><p> wr_dat(')');</p><p><b> }</b></p><p> /******************
76、*************************************************/</p><p> void ds1820disp2()//濕度值顯示</p><p><b> { </b></p><p> f=tem1*256+tem0;</p><p> f=f*20;
77、 </p><p> if((6033<=f)&&(f<=7351)) </p><p><b> {</b></p><p> if((7224<f)&&(f<=7351))</p><p> { temp0=0;temp1=(735
78、1-f)*10/127; }</p><p> if((7100<f)&&(f<=7224))</p><p> { temp0=1;temp1=(7224-f)*10/124; } </p><p> if((6976<f)&&(f<=7100))</p><p>
79、{ temp0=2;temp1=(7100-f)*10/124; } </p><p> if((6853<f)&&(f<=6976))</p><p> { temp0=3;temp1=(6976-f)*10/123; }</p><p> if((6728<f)&&(f<=6853))&
80、lt;/p><p> { temp0=4;temp1=(6853-f)*10/125; } </p><p> if((6600<f)&&(f<=6728))</p><p> { temp0=5;temp1=(6728-f)*10/128; }</p><p> if((6486<f)&a
81、mp;&(f<=6600))</p><p> { temp0=6;temp1=(6600-f)*10/132; }</p><p> if((6330<f)&&(f<=6486))</p><p> { temp0=7;temp1=(6468-f)*10/138; }</p><p>
82、if((6186<f)&&(f<=6300))</p><p> { temp0=8;temp1=(6330-f)*10/144; }</p><p> if((6033<f)&&(f<=6186))</p><p> { temp0=9;temp1=(6186-f)*10/153; }</p&
83、gt;<p><b> }</b></p><p><b> else</b></p><p><b> {</b></p><p> temp0=0;temp1=0;</p><p><b> }</b></p>&
84、lt;p> disdata2[0]=temp0+0x30;</p><p> disdata2[1]=temp1+0x30;</p><p> disdata2[2]=hsheding/10+0x30;</p><p> disdata2[3]=hsheding%10+0x30;</p><p> wr_com(0xc8);/
85、/顯示所測濕度值</p><p> wr_dat(disdata2[0]);</p><p> wr_com(0xc9);</p><p> wr_dat(disdata2[1]);</p><p> wr_com(0xca);</p><p> wr_dat('%');</p>
86、<p> wr_com(0xcb);//顯示設(shè)定濕度值</p><p> wr_dat('(');</p><p> wr_com(0xcc);</p><p> wr_dat(disdata2[2]);</p><p> wr_com(0xcd);</p><p> wr_da
87、t(disdata2[3]);</p><p> wr_com(0xce);</p><p> wr_dat('%');</p><p> wr_com(0xcf);</p><p> wr_dat(')');</p><p><b> } </b>&l
88、t;/p><p> /********************主程序***********************************/</p><p> void main()</p><p><b> { </b></p><p><b> Sjia=0;</b></p>
89、<p><b> Sjian=0;</b></p><p><b> WBJ=0;</b></p><p><b> HBJ=0; </b></p><p> init_play();//1602初始化顯示</p><p> delay1ms(50);&
90、lt;/p><p> EA=1; //開中斷</p><p> EX0=1;//允許外部中斷0中斷</p><p> EX1=1;//允許外部中斷1中斷</p><p> ET0=1;//允許定時器0中斷</p><p> ET1=1;//允許計數(shù)器1中斷</p><p><b>
91、; IT0=1;</b></p><p><b> IT1=1;</b></p><p> init_timer();//定時/計數(shù)器初始化設(shè)置</p><p><b> while(1)</b></p><p><b> {</b></p&g
92、t;<p> read_temp();//讀取溫度</p><p> ds1820disp1();//顯示溫度</p><p> delay1ms(50);</p><p> ds1820disp2();//顯示濕度</p><p> delay1ms(50);</p><p><b>
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