蓝桥杯2024/1/26笔记-----基于PCF8591的电压采集装置

功能实现要求：

每次建好工程文件夹，里边包含User（放工程文件，mian.c，可以在这里写如同我这个文章的文本文档）、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）

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;
}
//头文件
#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;
    }
}
void Beep(unsigned char flag)
{
    static unsigned char temp = 0x00;
    static unsigned char temp_Old = 0xff;
    if(flag)
        temp |=0x40 ;
    else
        temp &= ~ 0x40 ;
    if(temp != temp_Old)
    {
        P0 = ~ temp;
        P2 = P2 & 0x1f | 0xa0;
        P2 &= 0x1f;
        temp_Old = temp;
    }
}
void Relay(unsigned char flag)
{
    static unsigned char temp = 0x00;
    static unsigned char temp_Old = 0xff;
    if(flag)
        temp |= 0x10 ;
    else
        temp &= ~ 0x10 ;
    if(temp != temp_Old)
    {
        P0 = ~ temp;
        P2 = P2 & 0x1f | 0xa0;
        P2 &= 0x1f;
        temp_Old = temp;
    }
}

//头文件
#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;
    P44 = 0;P42 = 1; P35 = 1;P34 = 1;//这个仿真没有P4口，不适用，但是实际运行使用这个
    P37 = 0; P36 = 1; P35 = 1; P34 = 1;
    if(P33 == 0) temp = 4;
    if(P32 == 0) temp = 5;
    if(P31 == 0) temp = 6;
    if(P30 == 0) temp = 7;
    P37 = 1; P36 = 0; P35 = 1; P34 = 1;
    if(P33 == 0) temp = 8;
    if(P32 == 0) temp = 9;
    if(P31 == 0) temp = 10;
    if(P30 == 0) temp = 11;
    P37 = 1; P36 = 1; P35 = 0; P34 = 1;
    if(P33 == 0) temp = 12;
    if(P32 == 0) temp = 13;
    if(P31 == 0) temp = 14;
    if(P30 == 0) temp = 15;
    P37 = 1; P36 = 1; P35 = 1; P34 = 0;
    if(P33 == 0) temp = 16;
    if(P32 == 0) temp = 17;
    if(P31 == 0) temp = 18;
    if(P30 == 0) temp = 19;
    return temp;
    
}
//头文件
#include <STC15F2K60S2.H>

unsigned char Key_Read();

4.数码管底层驱动专用文件

#include <Seg.h>

unsigned char Seg_Dula[] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff,0xbf};//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;
}
//头文件
#include <STC15F2K60S2.H>

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

5.IIC底层驱动文件

/*    #   I2C代码片段说明
    1.     本文件夹中提供的驱动代码供参赛选手完成程序设计参考。
    2.     参赛选手可以自行编写相关代码或以该代码为基础，根据所选单片机类型、运行速度和试题
        中对单片机时钟频率的要求，进行代码调试和修改。
*/
#include "iic.h"

#include "reg52.h"
#include <intrins.h>

sbit sda = P2^1;
sbit scl = P2^0;

#define DELAY_TIME    5

//
static void I2C_Delay(unsigned char n)
{
    do
    {
        _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
        _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
        _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();        
    }
    while(n--);          
}

//
void I2CStart(void)
{
    sda = 1;
    scl = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    sda = 0;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    scl = 0;    
}

//
void I2CStop(void)
{
    sda = 0;
    scl = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    sda = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
}

//
void I2CSendByte(unsigned char byt)
{
    unsigned char i;
    
    for(i=0; i<8; i++){
        scl = 0;
        I2C_Delay(DELAY_TIME);
        if(byt & 0x80){
            sda = 1;
        }
        else{
            sda = 0;
        }
        I2C_Delay(DELAY_TIME);
        scl = 1;
        byt <<= 1;
        I2C_Delay(DELAY_TIME);
    }
    
    scl = 0;  
}

//
unsigned char I2CReceiveByte(void)
{
    unsigned char da;
    unsigned char i;
    for(i=0;i<8;i++){   
        scl = 1;
        I2C_Delay(DELAY_TIME);
        da <<= 1;
        if(sda) 
            da |= 0x01;
        scl = 0;
        I2C_Delay(DELAY_TIME);
    }
    return da;    
}

//
unsigned char I2CWaitAck(void)
{
    unsigned char ackbit;
    
    scl = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    ackbit = sda; 
    scl = 0;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    
    return ackbit;
}

//
void I2CSendAck(unsigned char ackbit)
{
    scl = 0;
    sda = ackbit; 
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    scl = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    scl = 0; 
    sda = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
}

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
    I2CStart();//启动单总线
    I2CSendByte(0x90);//发送一个0x90,告诉单片机要写数据了
    I2CWaitAck();//等待应答
    I2CSendByte(addr);//发送一个地址（获取的数据）
    I2CWaitAck();//等待应答
    I2CStart();//启动单总线
    I2CSendByte(0x91);//写一个0x91
    I2CWaitAck();//等待应答
    temp = I2CReceiveByte();//读取数据
    I2CSendAck(1);//发送一个非应答信号
    I2CStop();//停止
    return temp;
}

void Da_Write(unsigned char dat)
{
    I2CStart();//启动单总线
    I2CSendByte(0x90);//发送一个0x90,告诉单片机要写数据了
    I2CWaitAck();//等待应答
    I2CSendByte(0x41);//使能DAC转换
    I2CWaitAck();//等待应答
    I2CSendByte(dat);
    I2CWaitAck();//等待应答
    I2CStop();//停止
}
//头文件    
#ifndef _IIC_H
#define _IIC_H

unsigned char Ad_Read(unsigned char addr);//AD读取，要有一个入口参数
void Da_Write(unsigned char dat);

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

#endif

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）

/*头文件声明区*/
#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）

/*变量声明区*/
unsigned char Key_Val,Key_Old,Key_Down,Key_Up;//按键扫描专用变量
unsigned char Key_Slow_Down;//按键减速专用变量 10ms
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 Seg_Pos;//数码管扫描专用变量
unsigned char Seg_Slow_Down;//数码管减速专用变量
unsigned char ucLed[8] = {0,0,0,0,0,0,0,0};//LED显示数据存放数组
//unsigned char dat,dat2;
bit Seg_Disp_Mode;//数码管显示模式变量 0-电压显示界面 1-电压输出界面
float voltage;//实时电压变量
float voltage_Output;//实时电压输出变量
bit Output_Mode;//输出模式专用变量 0-2V 1-随AD输出
bit Seg_Flag = 1;//数码管功能标志位

3.按键处理函数（在这里编写按键控制的函数）

/*键盘处理函数*/
void Key_Proc()
{
    if(Key_Slow_Down)return;
    Key_Slow_Down = 1;//按键减速程序
    
    Key_Val = Key_Read();//读取按下的键码值
    Key_Down = Key_Val & (Key_Val ^ Key_Old);//捕捉下降沿
    Key_Up = ~ Key_Val & (Key_Val ^ Key_Old);//捕捉上升沿
    Key_Old = Key_Val;//辅助扫描
    
    switch(Key_Down)
    {
        case 19://显示界面切换按键
            Seg_Disp_Mode ^= 1;//取反
        break;
        case 18://输出模式切换按键
            Output_Mode ^= 1;
        break;
        case 16://数码管功能按键
            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）

/*信息处理函数*/
void Seg_Proc()
{
    if(Seg_Slow_Down)return;
    Seg_Slow_Down = 1;//数码管减速程序
    
    voltage = Ad_Read(0x43) / 51.0;//实时读取RB2电压数据
    if(Output_Mode == 0)//固定输出2V
        voltage_Output = 2;
    else
        voltage_Output = voltage;//随AD输出
    //voltage_Output = Output_Mode?voltage:2;//这个同样可以判断输出电压，使用实现两种电压值输出
    if(Seg_Disp_Mode == 0)
    {
        Seg_Buf[0] = 11;//显示U
        Seg_Buf[5] = (unsigned char)voltage;//
        Seg_Buf[6] = (unsigned int)(voltage * 100) / 10 % 10;//
        Seg_Buf[7] = (unsigned int)(voltage * 100)  % 10;//
        Seg_Point[5] = 1;//点亮小数点
        
    }
    else//处于电压输出界面
    {
        
        Seg_Buf[0] = 12;//显示U
        Seg_Buf[5] = (unsigned char)voltage_Output;//
        Seg_Buf[6] = (unsigned int)(voltage_Output * 100) / 10 % 10;//
        Seg_Buf[7] = (unsigned int)(voltage_Output * 100)  % 10;//
        Seg_Point[5] = 1;//点亮小数点
    }
//    //读取的值是上一次转换的结果，读取两个数据时，人为调换一下
//    dat2 = Ad_Read(0x41);//读取AD0x41数据量
//    dat = Ad_Read(0x43);
//    Da_Write(255);
//    
//    Seg_Buf[0] = dat / 100 % 10;
//    Seg_Buf[1] = dat / 10 % 10;
//    Seg_Buf[2] = dat % 10;
//    
//    Seg_Buf[4] = dat2 / 100 % 10;
//    Seg_Buf[5] = dat2 / 10 % 10;
//    Seg_Buf[6] = dat2 % 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）

/*其他函数*/
void Led_Proc()
{
    unsigned char i;
    Relay(1);//关闭继电器
    Beep(1);//关闭蜂鸣器
    Da_Write(voltage_Output);//电压输出
    for(i =0;i<2;i++)//互斥点亮
    ucLed[i] = (i == Seg_Disp_Mode);
    if(voltage < 1.5 || (voltage >= 2.5 && voltage < 3.5))
        ucLed[2] = 0;
    else
        ucLed[2] = 1;
        ucLed[3] = Output_Mode;
}

6.定时器0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）
/*定时器0初始化函数*/
void Timer0Init(void)        //1毫秒@12.000MHz
{
    AUXR &= 0x7F;        //定时器时钟12T模式
    TMOD &= 0xF0;        //设置定时器模式
    TL0 = 0x18;        //设置定时初值
    TH0 = 0xFC;        //设置定时初值
    TF0 = 0;        //清除TF0标志
    TR0 = 1;        //定时器0开始计时
    ET0 = 1;
    EA = 1;
}

7.定时器0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）

/*定时器0中断服务函数*/
void Timer0Serve() interrupt 1
{
    if(++Key_Slow_Down == 10)Key_Slow_Down = 0;
    if(++Seg_Slow_Down == 500)Seg_Slow_Down = 0;
    if(++Seg_Pos == 8)Seg_Pos = 0;
    if(Seg_Flag == 1)
        Seg_Disp(Seg_Pos,Seg_Buf[Seg_Pos],Seg_Point[Seg_Pos]);
    else
        Seg_Disp(Seg_Pos,10);//熄灭数码管
        Led_Disp(Seg_Pos,ucLed[Seg_Pos]);
}

8.主函数Main（调用书写的函数实现所需的相应功能）

/*Main*/
void main()
{
    Sys_Init();
    Timer0Init();
    while(1)
    {
        Key_Proc();
        Seg_Proc();
        Led_Proc();
    }
}

其他的详细资料在另一篇PCF8591的笔记，有详细讲解AD数模转换的内容和IIC的使用等等。