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news 2025/7/7 16:47:17

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題目要求：

1、基本要求

1.1 使用大賽組委會提供的國信長天單片機競賽實訓平臺，完成本試題的程序設計

與調試。

1.2 選手在程序設計與調試過程中，可參考組委會提供的“資源數(shù)據(jù)包”。

1.3 請注意：程序編寫、調試完成后選手應通過考試系統(tǒng)提交完整、可編譯的 Keil

工程文件。選手提交的工程文件應是最終版本，要求 Keil 工程文件以準考證

號（8 位數(shù)字）命名，工程文件夾內應包含以準考證號命名的 hex 文件，該 hex

文件是成績評審的依據(jù)。不符合以上文件提交要求的作品將被評為零分或者被

酌情扣分。

1.4 請勿上傳與作品工程文件無關的其它文件。

2、競賽板配置要求

2.1將 IAP15F2K61S2 單片機內部振蕩器頻率設定為 12MHz。

2.2鍵盤工作模式跳線 J5 配置為 BTN 獨立按鍵模式。

2.3擴展方式跳線 J13 配置為 IO 模式。

2.4 請注意：選手需嚴格按照以上要求配置競賽板，編寫和調試程序，不符合以上

配置要求的作品將被評為零分或者被酌情扣分。

3、硬件框圖

系統(tǒng)硬件框圖

4、功能描述

4.1基本功能

1) 測量競賽板上電位器 RB2 輸出的模擬電壓信號和 NE555 模塊輸出的頻率信

號，以數(shù)碼管、LED 等外圍設備進行數(shù)據(jù)呈現(xiàn)。

2) 頻率測量功能需將競賽板 J3-SIGNAL 引腳與 P34 引腳短接。（P34 與 SIGNAL

的短接可以使用競賽板上超聲/紅外切換等與本試題功能要求無關的跳線

帽完成）。

3) 使用 PCF8591 測量電位器 RB2 的輸出電壓，并根據(jù)試題要求通過其 DAC 功

能輸出該電壓值。

4) 電壓、頻率數(shù)據(jù)刷新時間要求

? 電壓數(shù)據(jù)刷新時間≤0.5 秒。

? 頻率數(shù)據(jù)刷新時間≤1 秒。

5) 電壓、頻率數(shù)據(jù)測量范圍要求

? 電壓數(shù)據(jù)測量范圍：電位器 RB2 輸出的最小電壓值到最大電壓值。

? 頻率數(shù)據(jù)測量范圍：NE555 模塊輸出的最低頻率到最高頻率值。

4.2顯示功能

和之前一樣建好工程文件夾，里邊包含User（放工程文件，mian.c）、Driver（存放底層文件如Led.c，Led.h等）
新建的工程先搭建框架，可以先書寫底層函數(shù)（此次書寫了五個函數(shù)并包含相應的頭文件共十個底層文件）

4.3按鍵功能

1) 按鍵功能說明

? S4：定義為“顯示界面切換”按鍵，按下 S4 按鍵，切換選擇頻率顯

示界面和電壓顯示界面，按鍵 S4 切換模式如下圖所示：

? S5：定義為 PCF8591 DAC“輸出模式切換”按鍵，按下 S5，DAC 輸出

電壓跟隨電位器 RB2 輸出電壓 V RB2 變化而變化，保持與 V RB2 電壓值一致；

再次按下 S5，DAC 輸出固定電壓 2.0V，不再跟隨電位器 RB2 輸出電壓

變化。按鍵 S5 工作模式如下圖所示：

? S6：定義為“LED 指示燈功能控制”按鍵，按下 S6 按鍵，關閉或打開

LED 指示燈指示功能。按鍵 S6 工作模式如下圖所示：

備注：關閉 LED 指示燈功能狀態(tài)下，所有 LED 指示燈熄滅。

? S7：定義為“數(shù)碼管顯示功能控制”按鍵，按下 S7 按鍵，關閉或打

開數(shù)碼管顯示功能。按鍵 S7 工作模式如下圖所示：

備注：關閉數(shù)碼管狀態(tài)下，所有數(shù)碼管熄滅。

4.4LED 指示燈功能

1) 電壓測量功能指示：L1 點亮，L2 熄滅

2) 頻率測量功能指示：L1 熄滅，L2 點亮

3) 指示燈 L3 功能：

4) 指示燈 L4 功能：

5) 指示燈 L5 功能：DAC 輸出固定電壓（2.0V）時，L5 熄滅，DAC 輸出電壓跟

隨 RB2 電位器輸出電壓變化時，L5 點亮。

6) 本試題未涉及的 LED 指示燈應處于熄滅狀態(tài)。

4.5初始狀態(tài)說明

1) 初始狀態(tài)上電默認處于電壓測量狀態(tài),數(shù)碼管顯示和 LED 指示功能啟用。

2) 初始狀態(tài)上電默認 PCF8591 DAC 芯片輸出固定電壓值 2.0V。

底層函數(shù)內容：

1.初始化底層驅動專用文件

比如先用3個IO口控制74HC138譯碼器，控制Y4為低電平；當Y4為低電平時，或非門74HC02控制Y4C為高電平，使74HC573的OE端口有效，OE端口有效時，可使用P0口控制LED的亮滅。
可以去多了解74HC138譯碼器，74HC02或非門，74HC573八路輸出透明鎖存器的相關內容會更好理解
#include <Init.h>

//關閉外設
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底層驅動專用文件

與初始化底層驅動專用文件同理，需要了解對應的鎖存器控制，可以在使用的芯片數(shù)據(jù)手冊查看
#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.按鍵底層驅動專用文件

（板子上的按鍵從按鍵4開始到按鍵19，可根據(jù)實際硬件修改）
#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.數(shù)碼管底層驅動專用文件

（這個板子使用的為共陽數(shù)碼管，若使用的為共陰數(shù)碼管要更換對應的段碼表和位選表；與初始化底層驅動專用文件同理，需要了解對應的鎖存器控制，可以在使用的芯片數(shù)據(jù)手冊查看）
#include <Seg.h>

unsigned char Seg_Dula[] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff};//數(shù)碼管段碼儲存數(shù)組
unsigned char Seg_Wela[] = {0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};//數(shù)碼管位碼儲存數(shù)組

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.數(shù)模轉換底層驅動專用頭文件

/*
? 程序說明: IIC總線驅動程序
? 軟件環(huán)境: Keil uVision 4.10?
? 硬件環(huán)境: CT107單片機綜合實訓平臺 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

//總線引腳定義

sbit SDA = P2^1; ?/* 數(shù)據(jù)線 */
sbit SCL = P2^0; ?/* 時鐘線 */

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

//總線啟動條件

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

//總線停止條件

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

//發(fā)送應答

void IIC_SendAck(bit ackbit)
{
? ? SCL = 0;
? ? SDA = ackbit; ??? ??? ??? ??? ??? ?// 0：應答，1：非應答
? ? IIC_Delay(DELAY_TIME);
? ? SCL = 1;
? ? IIC_Delay(DELAY_TIME);
? ? SCL = 0;?
? ? SDA = 1;
? ? IIC_Delay(DELAY_TIME);
}

//等待應答

bit IIC_WaitAck(void)
{
? ? bit ackbit;
?? ?
? ? SCL ?= 1;
? ? IIC_Delay(DELAY_TIME);
? ? ackbit = SDA;
? ? SCL = 0;
? ? IIC_Delay(DELAY_TIME);
? ? return ackbit;
}

//通過I2C總線發(fā)送數(shù)據(jù)

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; ?
}

//從I2C總線上接收數(shù)據(jù)

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; ? ?
}

//函數(shù)名：ADC轉換函數(shù)，這個要自己寫
//入口參數(shù)：要進行轉換的通道控制位
//返回值：ADC轉換的數(shù)值
//函數(shù)功能：對指定的通道進行ADC轉換，函數(shù)返回轉換的數(shù)值

unsigned char Ad_Read(unsigned char addr)//AD讀取，要有一個入口參數(shù)
{
?? ?unsigned char temp;//接收返回值變量
?? ?IIC_Start();//啟動單總線
?? ?IIC_SendByte(0x90);//發(fā)送一個0x90,告訴單片機要寫數(shù)據(jù)了
?? ?IIC_WaitAck();//等待應答
?? ?IIC_SendByte(addr);//發(fā)送一個地址（獲取的數(shù)據(jù)）
?? ?IIC_WaitAck();//等待應答
?? ?
?? ?IIC_Start();//啟動單總線
?? ?IIC_SendByte(0x91);//寫一個0x91
?? ?IIC_WaitAck();//等待應答
?? ?temp = IIC_RecByte();//讀取數(shù)據(jù)
?? ?IIC_SendAck(1);//發(fā)送一個非應答信號
?? ?IIC_Stop();//停止
?? ?return temp;
}

//函數(shù)名：DAC轉換函數(shù)，這個要自己寫
//入口參數(shù)：要進行轉換的數(shù)值
//返回值：無
//函數(shù)功能：對入口參數(shù)要轉換的DA數(shù)據(jù)進行轉換

void Da_Write(unsigned char dat)
{
?? ?IIC_Start();//啟動單總線
?? ?IIC_SendByte(0x90);//發(fā)送一個0x90,告訴單片機要寫數(shù)據(jù)了
?? ?IIC_WaitAck();//等待應答
?? ?IIC_SendByte(0x41);//使能DAC轉換
?? ?IIC_WaitAck();//等待應答
?? ?IIC_SendByte(dat);//發(fā)送一個地址（獲取的數(shù)據(jù)）
?? ?IIC_WaitAck();//等待應答
?? ?IIC_Stop();
}
//頭文件? ?頭文件都需要自己編寫，目前最新的一版賽點資源包沒有頭文件。

#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);
?

工程主函數(shù)內容：

1.頭文件聲明（把需要用到的頭文件添加進來）

#include <STC15F2K60S2.H>//單片機寄存器專用頭文件
#include "Init.h"//初始化底層驅動專用頭文件
#include "Led.h"//Led底層驅動專用頭文件
#include "Key.h"//按鍵底層驅動專用頭文件
#include "Seg.h"//數(shù)碼管底層驅動專用頭文件
#include "iic.h"//數(shù)模轉換底層驅動專用頭文件

2.變量聲明（把需要用到的所有變量現(xiàn)在這里進行聲明）

unsigned char Key_Val,Key_Old,Key_Down,Key_Up;//按鍵專用變量
unsigned char Seg_Pos;//數(shù)碼管掃描專用變量
unsigned char Key_Slow_Down;//按鍵減速專用變量
unsigned char Seg_Slow_Down;//數(shù)碼管減速專用變量
unsigned char Seg_Buf[8] = {10,10,10,10,10,10,10,10};//數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)存放數(shù)組
unsigned char Seg_Point[8] = {0,0,0,0,0,0,0,0};//數(shù)碼管小數(shù)點數(shù)據(jù)存放數(shù)組
unsigned char ucLed[8] = {0,0,0,0,0,0,0,0};//Led顯示數(shù)據(jù)存放數(shù)組
unsigned int Timer_1000ms;//1000毫秒計時變量
unsigned int Freq;//實時頻率值
bit Seg_Disp_Mode;//數(shù)碼管顯示模式變量 0-頻率顯示界面 1-電壓顯示界面
float Voltage;//實時電壓值
bit Output_Mode;//DAC輸出模式標志位 0-固定2V 1-隨AD變化
float Vlotage_Output;//實時輸出電壓
bit Seg_Flag = 1;//數(shù)碼管使能標志位默認開啟
bit Led_Flag = 1;//Led使能標志位默認開啟

3.按鍵處理函數(shù)（在這里編寫按鍵控制的函數(shù)）

void Key_proc()
{
?? ?if(Key_Slow_Down)return;
?? ?Key_Slow_Down = 1;//鍵盤減速程序
?? ?Key_Val = Key_Read();//實時讀取鍵碼值
?? ?Key_Down = Key_Val & (Key_Val ^ Key_Old);//捕捉按鍵下降沿
?? ?Key_Up = ~ Key_Val & (Key_Val ^ Key_Old);//捕捉按鍵上升沿
?? ?Key_Old = Key_Val;//輔助掃描變量
?? ?

?? ?switch (Key_Down)
?? ?{
?? ??? ?case 4://顯示界面切換
?? ??? ??? ?Seg_Disp_Mode ^= 1;
?? ??? ?break;
?? ??? ?case 5://輸出模式切換
?? ??? ??? ?Output_Mode ^= 1;
?? ??? ?break;
?? ??? ?case 6://LED 指示燈功能控制
?? ??? ??? ?Led_Flag ^= 1;
?? ??? ?break;
?? ??? ?case 7://數(shù)碼管顯示功能控制
?? ??? ??? ?Seg_Flag ^= 1;
?? ??? ?break;
?? ?}

}

4.信息處理函數(shù)（需要使用到到的函數(shù)進行簡單的預處理）

void Seg_Proc()
{
?? ?unsigned char i = 3;//高位熄滅專用變量
?? ?if(Seg_Slow_Down)return;
?? ?Seg_Slow_Down = 1;//數(shù)碼管減速程序
?? ?
?? ?/*信息讀取區(qū)*/
?? ?Voltage = Ad_Read(0x43) / 51.0;//實時獲取電壓值
?? ?
?? ?if(Output_Mode == 0)//處于固定輸出模式
?? ??? ?Vlotage_Output = 2;
?? ?else//處于隨AD輸出模式
?? ??? ?Vlotage_Output = Voltage;
?? ?
?? ??? ?/*數(shù)據(jù)顯示區(qū)*/
?? ?Seg_Point[5] = Seg_Disp_Mode;//小數(shù)點使能
?? ?if(Seg_Disp_Mode == 0)//頻率顯示
?? ?{
?? ??? ?
?? ??? ?Seg_Buf[0] = 11;//顯示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)//數(shù)碼管高位熄滅
?? ??? ?{
?? ??? ??? ?Seg_Buf[i] = 10;
?? ??? ??? ?if(++i == 7)break;//保證最低位不熄滅避免程序卡死
?? ??? ?}
?? ?}
?? ?else//處于電壓顯示界面
?? ?{
?? ??? ?Seg_Buf[0] = 12;//顯示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.其他函數(shù)（其他編寫的函數(shù)，在這里書寫會比較方便理解）

void Led_Proc()
{
?? ?unsigned char i;//For循環(huán)專用變量
?? ?/* DAC相關 */
?? ?Da_Write(Vlotage_Output * 51);//實時輸出電壓值
?? ?/* Led相關 */
?? ?for(i=0;i<2;i++) //互斥點亮
?? ?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.定時器中斷初始化函數(shù)

（這個可以使用STC的定時器計算那里生成c代碼，后面要自己添加ET0,EA打開中斷）這里使用定時器0計數(shù)，定時器1計時

/* 定時器1中斷初始化函數(shù) */

void Timer1Init(void)?? ??? ?//1毫秒@12.000MHz
{
?? ?AUXR &= 0xBF;?? ??? ?//定時器時鐘12T模式
?? ?TMOD &= 0x0F;?? ??? ?//設置定時器模式
?? ?TL1 = 0x18;?? ??? ?//設置定時初值
?? ?TH1 = 0xFC;?? ??? ?//設置定時初值
?? ?TF1 = 0;?? ??? ?//清除TF1標志
?? ?TR1 = 1;?? ??? ?//定時器1開始計時
?? ?ET1 = 1;
?? ?EA = 1;
}

//頻率測量定時器配置/* 定時器0中斷初始化函數(shù) */

void Timer0Init(void)?? ??? ?//0毫秒@12.000MHz
{
?? ?TMOD &= 0xF0;?? ??? ?//設置定時器模式
?? ?TMOD |= 0x05;?? ??? ?//GATE = 0 計數(shù)模式 16位不自動重裝//設置計數(shù)模式
?? ?TL0 = 0x00;?? ??? ?//設置定時初值
?? ?TH0 = 0x00;?? ??? ?//設置定時初值
?? ?TF0 = 0;?? ??? ?//清除TF0標志
?? ?TR0 = 1;?? ??? ?//定時器0開始計時
}

7.定時器1中斷服務函數(shù)

（為了定時執(zhí)行特定的任務，如此處設置了定時的時間觸發(fā)了數(shù)碼管和LED產(chǎn)生特定反應）//中斷在測試時可以先注釋掉，但是這里按鍵狀態(tài)有延時，測試按鍵時可以解除注釋void Timer1server()interrupt 3
{
?? ?if(++Key_Slow_Down == 10)Key_Slow_Down = 0;//鍵盤減速專用
?? ?if(++Seg_Slow_Down == 500)Seg_Slow_Down = 0;//數(shù)碼管減速專用
?? ?if(++Seg_Pos == 8)Seg_Pos = 0;//數(shù)碼管顯示專用
?? ?if(Seg_Flag == 1)//數(shù)碼管使能
?? ?Seg_Disp(Seg_Pos,Seg_Buf[Seg_Pos],Seg_Point[Seg_Pos]);
?? ?else
?? ??? ?Seg_Disp(Seg_Pos,10,0);//熄滅所有數(shù)碼管
?? ?if(Led_Flag == 1)//Led使能
?? ??? ?Led_Disp(Seg_Pos,ucLed[Seg_Pos]);
?? ?else
?? ??? ?Led_Disp(Seg_Pos,0);//熄滅所有Led
?? ?if(++Timer_1000ms == 1000)//實時讀取頻率值
?? ?{
?? ??? ?Timer_1000ms = 0;
?? ??? ?Freq = TH0 << 8 | TL0;
?? ??? ?TH0 = TL0 = 0;
?? ??? ?
?? ?}
}