蓝桥杯2024/1/31----第十届省赛题笔记-编程知识

题目要求：

1、基本要求

1.1 使用大赛组委会提供的国信长天单片机竞赛实训平台，完成本试题的程序设计

与调试。

1.2 选手在程序设计与调试过程中，可参考组委会提供的“资源数据包”。

1.3 请注意：程序编写、调试完成后选手应通过考试系统提交完整、可编译的 Keil

工程文件。选手提交的工程文件应是最终版本，要求 Keil 工程文件以准考证

号（8 位数字）命名，工程文件夹内应包含以准考证号命名的 hex 文件，该 hex

文件是成绩评审的依据。不符合以上文件提交要求的作品将被评为零分或者被

酌情扣分。

1.4 请勿上传与作品工程文件无关的其它文件。

2、竞赛板配置要求

2.1将 IAP15F2K61S2 单片机内部振荡器频率设定为 12MHz。

2.2键盘工作模式跳线 J5 配置为 BTN 独立按键模式。

2.3扩展方式跳线 J13 配置为 IO 模式。

2.4 请注意：选手需严格按照以上要求配置竞赛板，编写和调试程序，不符合以上

配置要求的作品将被评为零分或者被酌情扣分。

3、硬件框图

系统硬件框图

4、功能描述

4.1基本功能

1) 测量竞赛板上电位器 RB2 输出的模拟电压信号和 NE555 模块输出的频率信

号，以数码管、LED 等外围设备进行数据呈现。

2) 频率测量功能需将竞赛板 J3-SIGNAL 引脚与 P34 引脚短接。（P34 与 SIGNAL

的短接可以使用竞赛板上超声/红外切换等与本试题功能要求无关的跳线

帽完成）。

3) 使用 PCF8591 测量电位器 RB2 的输出电压，并根据试题要求通过其 DAC 功

能输出该电压值。

4) 电压、频率数据刷新时间要求

 电压数据刷新时间≤0.5 秒。

 频率数据刷新时间≤1 秒。

5) 电压、频率数据测量范围要求

 电压数据测量范围：电位器 RB2 输出的最小电压值到最大电压值。

 频率数据测量范围：NE555 模块输出的最低频率到最高频率值。

4.2显示功能

和之前一样建好工程文件夹，里边包含User（放工程文件，mian.c）、Driver（存放底层文件如Led.c，Led.h等）
新建的工程先搭建框架，可以先书写底层函数（此次书写了五个函数并包含相应的头文件共十个底层文件）

4.3按键功能

1) 按键功能说明

 S4：定义为“显示界面切换”按键，按下 S4 按键，切换选择频率显

示界面和电压显示界面，按键 S4 切换模式如下图所示：

 S5：定义为 PCF8591 DAC“输出模式切换”按键，按下 S5，DAC 输出

电压跟随电位器 RB2 输出电压 V RB2 变化而变化，保持与 V RB2 电压值一致；

再次按下 S5，DAC 输出固定电压 2.0V，不再跟随电位器 RB2 输出电压

变化。按键 S5 工作模式如下图所示：

 S6：定义为“LED 指示灯功能控制”按键，按下 S6 按键，关闭或打开

LED 指示灯指示功能。按键 S6 工作模式如下图所示：

备注：关闭 LED 指示灯功能状态下，所有 LED 指示灯熄灭。

 S7：定义为“数码管显示功能控制”按键，按下 S7 按键，关闭或打

开数码管显示功能。按键 S7 工作模式如下图所示：

备注：关闭数码管状态下，所有数码管熄灭。

4.4LED 指示灯功能

1) 电压测量功能指示：L1 点亮，L2 熄灭

2) 频率测量功能指示：L1 熄灭，L2 点亮

3) 指示灯 L3 功能：

4) 指示灯 L4 功能：

5) 指示灯 L5 功能：DAC 输出固定电压（2.0V）时，L5 熄灭，DAC 输出电压跟

随 RB2 电位器输出电压变化时，L5 点亮。

6) 本试题未涉及的 LED 指示灯应处于熄灭状态。

4.5初始状态说明

1) 初始状态上电默认处于电压测量状态,数码管显示和 LED 指示功能启用。

2) 初始状态上电默认 PCF8591 DAC 芯片输出固定电压值 2.0V。

底层函数内容：

1.初始化底层驱动专用文件

比如先用3个IO口控制74HC138译码器，控制Y4为低电平；当Y4为低电平时，或非门74HC02控制Y4C为高电平，使74HC573的OE端口有效，OE端口有效时，可使用P0口控制LED的亮灭。
可以去多了解74HC138译码器，74HC02或非门，74HC573八路输出透明锁存器的相关内容会更好理解
#include <Init.h>

//关闭外设
void System_Init()
{
P0 = 0xff;
P2 = P2 & 0x1f | 0x80;
P2 &= 0x1f;
P0 = 0x00;
P2 = P2 & 0x1f | 0xa0;
P2 &= 0x1f;
}

#include <STC15F2K60S2.H>
void System_Init();

2.Led底层驱动专用文件

与初始化底层驱动专用文件同理，需要了解对应的锁存器控制，可以在使用的芯片数据手册查看
#include <Led.h>

void Led_Disp(unsigned char addr,enable)
{
static unsigned char temp = 0x00;
static unsigned char temp_old = 0xff;
if(enable)
temp |= 0x01 << addr;
else
temp &= ~(0x01 << addr);
if(temp != temp_old)
{
P0 = ~temp;
P2 = P2 & 0x1f |0x80;
P2 &= 0x1f;
temp_old = temp;
}
}

#include <STC15F2K60S2.H>
void Led_Disp(unsigned char addr,enable);

3.按键底层驱动专用文件

（板子上的按键从按键4开始到按键19，可根据实际硬件修改）
#include <Key.h>

unsigned char Key_Read()
{
unsigned char temp = 0;
if(P33 == 0) temp = 4;
if(P32 == 0) temp = 5;
if(P31 == 0) temp = 6;
if(P30 == 0) temp = 7;
return temp;
}

#include <STC15F2K60S2.H>

unsigned char Key_Read();

4.数码管底层驱动专用文件

（这个板子使用的为共阳数码管，若使用的为共阴数码管要更换对应的段码表和位选表；与初始化底层驱动专用文件同理，需要了解对应的锁存器控制，可以在使用的芯片数据手册查看）
#include <Seg.h>

unsigned char Seg_Dula[] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff};//数码管段码储存数组
unsigned char Seg_Wela[] = {0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};//数码管位码储存数组

void Seg_Disp(unsigned char wela,dula,point)
{
P0 = 0xff; //
P2 = P2 & 0x1f |0xe0;
P2 &= 0x1f;
P0 = Seg_Wela[wela];
P2 = P2 & 0x1f |0xc0;
P2 &= 0x1f;
P0 = Seg_Dula[dula];
if(point)
P0 &= 0x7f;
P2 = P2 & 0x1f |0xe0;
P2 &= 0x1f;
}

#include <STC15F2K60S2.H>

void Seg_Disp(unsigned char wela,dula,point);

5.数模转换底层驱动专用头文件

/*
程序说明: IIC总线驱动程序
软件环境: Keil uVision 4.10
硬件环境: CT107单片机综合实训平台 8051，12MHz
日期: 2011-8-9
*/

#include "iic.h"

#include "intrins.h"

#define DELAY_TIME 5

#define Photo_Res_Channel 0x41
#define Adj_Res_Channel 0x43

//总线引脚定义

sbit SDA = P2^1; /* 数据线 */
sbit SCL = P2^0; /* 时钟线 */

void IIC_Delay(unsigned char i)
{
do{_nop_();}
while(i--);
}

//总线启动条件

void IIC_Start(void)
{
SDA = 1;
SCL = 1;
IIC_Delay(DELAY_TIME);
SDA = 0;
IIC_Delay(DELAY_TIME);
SCL = 0;
}

//总线停止条件

void IIC_Stop(void)
{
SDA = 0;
SCL = 1;
IIC_Delay(DELAY_TIME);
SDA = 1;
IIC_Delay(DELAY_TIME);
}

//发送应答

void IIC_SendAck(bit ackbit)
{
SCL = 0;
SDA = ackbit; // 0：应答，1：非应答
IIC_Delay(DELAY_TIME);
SCL = 1;
IIC_Delay(DELAY_TIME);
SCL = 0;
SDA = 1;
IIC_Delay(DELAY_TIME);
}

//等待应答

bit IIC_WaitAck(void)
{
bit ackbit;

SCL = 1;
IIC_Delay(DELAY_TIME);
ackbit = SDA;
SCL = 0;
IIC_Delay(DELAY_TIME);
return ackbit;
}

//通过I2C总线发送数据

void IIC_SendByte(unsigned char byt)
{
unsigned char i;

for(i=0; i<8; i++)
{
SCL = 0;
IIC_Delay(DELAY_TIME);
if(byt & 0x80) SDA = 1;
else SDA = 0;
IIC_Delay(DELAY_TIME);
SCL = 1;
byt <<= 1;
IIC_Delay(DELAY_TIME);
}
SCL = 0;
}

//从I2C总线上接收数据

unsigned char IIC_RecByte(void)
{
unsigned char i, da;
for(i=0; i<8; i++)
{
   SCL = 1;
   IIC_Delay(DELAY_TIME);
   da <<= 1;
   if(SDA) da |= 1;
   SCL = 0;
   IIC_Delay(DELAY_TIME);
}
return da;
}

//函数名：ADC转换函数，这个要自己写
//入口参数：要进行转换的通道控制位
//返回值：ADC转换的数值
//函数功能：对指定的通道进行ADC转换，函数返回转换的数值

unsigned char Ad_Read(unsigned char addr)//AD读取，要有一个入口参数
{
   unsigned char temp;//接收返回值变量
   IIC_Start();//启动单总线
   IIC_SendByte(0x90);//发送一个0x90,告诉单片机要写数据了
   IIC_WaitAck();//等待应答
   IIC_SendByte(addr);//发送一个地址（获取的数据）
   IIC_WaitAck();//等待应答

   IIC_Start();//启动单总线
   IIC_SendByte(0x91);//写一个0x91
   IIC_WaitAck();//等待应答
   temp = IIC_RecByte();//读取数据
   IIC_SendAck(1);//发送一个非应答信号
   IIC_Stop();//停止
   return temp;
}

//函数名：DAC转换函数，这个要自己写
//入口参数：要进行转换的数值
//返回值：无
//函数功能：对入口参数要转换的DA数据进行转换

void Da_Write(unsigned char dat)
{
   IIC_Start();//启动单总线
   IIC_SendByte(0x90);//发送一个0x90,告诉单片机要写数据了
   IIC_WaitAck();//等待应答
   IIC_SendByte(0x41);//使能DAC转换
   IIC_WaitAck();//等待应答
   IIC_SendByte(dat);//发送一个地址（获取的数据）
   IIC_WaitAck();//等待应答
   IIC_Stop();
}
//头文件 头文件都需要自己编写，目前最新的一版赛点资源包没有头文件。

#include <STC15F2K60S2.H>

void IIC_Start(void);
void IIC_Stop(void);
bit IIC_WaitAck(void);
void IIC_SendAck(bit ackbit);
void IIC_SendByte(unsigned char byt);
unsigned char IIC_RecByte(void);

unsigned char Ad_Read(unsigned char addr);
void Da_Write(unsigned char dat);

工程主函数内容：

1.头文件声明（把需要用到的头文件添加进来）

#include <STC15F2K60S2.H>//单片机寄存器专用头文件
#include "Init.h"//初始化底层驱动专用头文件
#include "Led.h"//Led底层驱动专用头文件
#include "Key.h"//按键底层驱动专用头文件
#include "Seg.h"//数码管底层驱动专用头文件
#include "iic.h"//数模转换底层驱动专用头文件

2.变量声明（把需要用到的所有变量现在这里进行声明）

unsigned char Key_Val,Key_Old,Key_Down,Key_Up;//按键专用变量
unsigned char Seg_Pos;//数码管扫描专用变量
unsigned char Key_Slow_Down;//按键减速专用变量
unsigned char Seg_Slow_Down;//数码管减速专用变量
unsigned char Seg_Buf[8] = {10,10,10,10,10,10,10,10};//数码管显示数据存放数组
unsigned char Seg_Point[8] = {0,0,0,0,0,0,0,0};//数码管小数点数据存放数组
unsigned char ucLed[8] = {0,0,0,0,0,0,0,0};//Led显示数据存放数组
unsigned int Timer_1000ms;//1000毫秒计时变量
unsigned int Freq;//实时频率值
bit Seg_Disp_Mode;//数码管显示模式变量 0-频率显示界面 1-电压显示界面
float Voltage;//实时电压值
bit Output_Mode;//DAC输出模式标志位 0-固定2V 1-随AD变化
float Vlotage_Output;//实时输出电压
bit Seg_Flag = 1;//数码管使能标志位默认开启
bit Led_Flag = 1;//Led使能标志位默认开启

3.按键处理函数（在这里编写按键控制的函数）

void Key_proc()
{
   if(Key_Slow_Down)return;
   Key_Slow_Down = 1;//键盘减速程序
   Key_Val = Key_Read();//实时读取键码值
   Key_Down = Key_Val & (Key_Val ^ Key_Old);//捕捉按键下降沿
   Key_Up = ~ Key_Val & (Key_Val ^ Key_Old);//捕捉按键上升沿
   Key_Old = Key_Val;//辅助扫描变量

   switch (Key_Down)
   {
       case 4://显示界面切换
           Seg_Disp_Mode ^= 1;
       break;
       case 5://输出模式切换
           Output_Mode ^= 1;
       break;
       case 6://LED 指示灯功能控制
           Led_Flag ^= 1;
       break;
       case 7://数码管显示功能控制
           Seg_Flag ^= 1;
       break;
   }

}

4.信息处理函数（需要使用到到的函数进行简单的预处理）

void Seg_Proc()
{
   unsigned char i = 3;//高位熄灭专用变量
   if(Seg_Slow_Down)return;
   Seg_Slow_Down = 1;//数码管减速程序

   /*信息读取区*/
   Voltage = Ad_Read(0x43) / 51.0;//实时获取电压值

   if(Output_Mode == 0)//处于固定输出模式
       Vlotage_Output = 2;
   else//处于随AD输出模式
       Vlotage_Output = Voltage;

       /*数据显示区*/
   Seg_Point[5] = Seg_Disp_Mode;//小数点使能
   if(Seg_Disp_Mode == 0)//频率显示
   {

       Seg_Buf[0] = 11;//显示F
       Seg_Buf[3] = Freq / 10000 % 10;
       Seg_Buf[4] = Freq / 1000 % 10;
       Seg_Buf[5] = Freq / 100 % 10;
       Seg_Buf[6] = Freq / 10 % 10;
       Seg_Buf[7] = Freq % 10;
       while(Seg_Buf[i] == 0)//数码管高位熄灭
       {
           Seg_Buf[i] = 10;
           if(++i == 7)break;//保证最低位不熄灭避免程序卡死
       }
   }
   else//处于电压显示界面
   {
       Seg_Buf[0] = 12;//显示U
       Seg_Buf[3] = 10;
       Seg_Buf[4] = 10;
       Seg_Buf[5] = (unsigned char)Voltage;
       Seg_Buf[6] = (unsigned int)(Voltage * 100) / 10 % 10;
       Seg_Buf[7] = (unsigned int)(Voltage * 100) % 10;
   }
}

5.其他函数（其他编写的函数，在这里书写会比较方便理解）

void Led_Proc()
{
   unsigned char i;//For循环专用变量
   /* DAC相关 */
   Da_Write(Vlotage_Output * 51);//实时输出电压值
   /* Led相关 */
   for(i=0;i<2;i++) //互斥点亮
   ucLed[i] = (i == Seg_Disp_Mode);
   ucLed[2] = ((Voltage >= 1.5 && Voltage <= 2.5) || (Voltage >= 3.5));
   ucLed[3] = ((Freq >= 1000 && Freq < 5000) || (Freq >= 10000));
   ucLed[4] = Output_Mode;
}

6.定时器中断初始化函数

（这个可以使用STC的定时器计算那里生成c代码，后面要自己添加ET0,EA打开中断）这里使用定时器0计数，定时器1计时

/* 定时器1中断初始化函数 */

void Timer1Init(void)       //1毫秒@12.000MHz
{
   AUXR &= 0xBF;       //定时器时钟12T模式
   TMOD &= 0x0F;       //设置定时器模式
   TL1 = 0x18;       //设置定时初值
   TH1 = 0xFC;       //设置定时初值
   TF1 = 0;       //清除TF1标志
   TR1 = 1;       //定时器1开始计时
   ET1 = 1;
   EA = 1;
}

//频率测量定时器配置/* 定时器0中断初始化函数 */

void Timer0Init(void)       //0毫秒@12.000MHz
{
   TMOD &= 0xF0;       //设置定时器模式
   TMOD |= 0x05;       //GATE = 0 计数模式 16位不自动重装//设置计数模式
   TL0 = 0x00;       //设置定时初值
   TH0 = 0x00;       //设置定时初值
   TF0 = 0;       //清除TF0标志
   TR0 = 1;       //定时器0开始计时
}

7.定时器1中断服务函数

（为了定时执行特定的任务，如此处设置了定时的时间触发了数码管和LED产生特定反应）//中断在测试时可以先注释掉，但是这里按键状态有延时，测试按键时可以解除注释void Timer1server()interrupt 3
{
   if(++Key_Slow_Down == 10)Key_Slow_Down = 0;//键盘减速专用
   if(++Seg_Slow_Down == 500)Seg_Slow_Down = 0;//数码管减速专用
   if(++Seg_Pos == 8)Seg_Pos = 0;//数码管显示专用
   if(Seg_Flag == 1)//数码管使能
   Seg_Disp(Seg_Pos,Seg_Buf[Seg_Pos],Seg_Point[Seg_Pos]);
   else
       Seg_Disp(Seg_Pos,10,0);//熄灭所有数码管
   if(Led_Flag == 1)//Led使能
       Led_Disp(Seg_Pos,ucLed[Seg_Pos]);
   else
       Led_Disp(Seg_Pos,0);//熄灭所有Led
   if(++Timer_1000ms == 1000)//实时读取频率值
   {
       Timer_1000ms = 0;
       Freq = TH0 << 8 | TL0;
       TH0 = TL0 = 0;

   }
}