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竞赛板配置：
将IAP15F2K61S2单片机内部振荡器频率设定为12MHz。
键盘工作模式跳线J5配置为矩阵键盘（KBD）模式。
扩展方式跳线J13配置为IO模式。
硬件框图
图1 系统硬件框图
功能描述
3.1 功能概述
1）通过PCF8591采集光敏电阻电压值。
2）通过数码管、按键完成题目要求的数据显示、界面切换、参数设置功能。
3）通过LED指示灯完成题目要求的输出指示功能。
4）通过继电器模拟开发板外的功率器件。
3.2 性能要求
1）按键动作响应时间：≤0.2.秒。
2）指示灯动作响应时间：≤0.1秒。
3）继电器响应时间：≤0.2秒。
3.3 显示功能
1）欢迎界面
欢迎界面如图2所示，显示内容固定为（HELLO）。
图2 欢迎界面
2）工作界面
工作界面如图3所示，显示内容包括标识符（C）、剩余时间组成。剩余时间固定由两位数码管显示，显示不足位数时高位（左侧）数码管熄灭。
图3 工作界面
**剩余时间的初始值为当前设置的时间参数，倒计时过程中从该值递减至0。当时间参数修改后，剩余时间将同步更新为新的参数值。
3）设置界面
设置界面如图4所示，显示内容包括标识符（E）、时间参数组成。时间参数数值范围为（5~30），显示不足位数时高位（左侧）数码管熄灭。
图4 设置界面
4）显示要求
按照题目要求的格式和切换方式设计
数码管显示无重影、闪烁、过暗、亮度不均匀等严重影响显示效果的缺陷。
3.5 按键功能
1、功能说明
使用S4完成界面切换与设置功能。
1）S4：定义为“多功能”按键。
在“欢迎界面”时，定义为“切换”按键，按下S4按键，切换到“设置界面”。
在“设置界面”时，定义为“加”按键，按下S4按键，“时间参数”增加5。
2、按键要求
1）按键应做好消抖处理，避免出现一次按键动作导致功能多次触发。
2）按键动作不影响数码管显示等其他功能。
3.6 工作模式
①当光敏电阻处于被遮挡状态时，自动切换到“工作界面”，开始倒计时，同时打开继电器。
②在倒计时过程中，若光敏电阻的遮挡被移开，则立即停止计时并关闭继电器，在“工作界面”继续停留3秒，显示剩余时间。若在这3秒内光敏电阻重新被遮挡，则再次打开继电器并继续计时；若未被遮挡则返回“欢迎界面”。准备下一次工作。
③在倒计时结束后(为0)，无论光敏电阻是否被遮挡，均停止计时并关闭继电器，在“工作界面”继续停留3秒，之后返回“欢迎界面”。准备下一次工作。
④在“设置界面”无操作3秒后，自动返回“欢迎界面”。
3.7 LED指示灯功能
1、界面指示灯
1）L1：在“欢迎界面”下，指示灯L1点亮，否则指示灯L1熄灭。
2）L2：在“工作界面”下，指示灯L2点亮，否则指示灯L2熄灭。
3）L3：在“设置界面”下，指示灯L3点亮，否则指示灯L3熄灭。
2、其余试题未涉及的指示灯均处于熄灭状态。
初始状态
请严格按照以下要求设计作品的上电初始状态。
1）处于欢迎界面。
2）默认时间参数为5。
代码
other.h
#ifndef __OTHER_H__
#define __OTHER_H__#include <STC15F2K60S2.H>
#include "intrins.h"
#define LINE 1.5 //判断光敏电阻是否被遮挡的电压底线
sbit sda=P2^1;
sbit scl=P2^0;
sbit s4=P3^3;
extern unsigned char time_remain;//剩余时间
extern unsigned char time_init;//时间参数
extern unsigned char Seg_Buff[8];//数码管缓存
extern unsigned char keyval;//按键标志
extern unsigned char UI;//界面选择标志,1为欢迎界面，2为工作界面，3为设置界面
extern float num_adc;//光敏电阻电压值//other.c
void init74hc138(unsigned char n);//74hc138译码器选通
void no_relay(void);//关闭继电器
void relay(void);//打开继电器
void init(void);//系统初始化
void led(void);//LED功能//seg.c
void Seg_Loop(void);//数码管刷新函数
void seg_ui();//界面显示选择//key.c
void Key_Loop(void);//按键刷新函数//iic.c
unsigned char r_adc(unsigned char addr);//AD转换函数#endifmain.c
#include "other.h"
bit flag_seg=0;
bit flag_key=0;
bit flag_adc=0;
bit flag_time=0;//倒计时开始标志位void Timer0_Init(void) //100微秒@12.000MHz
{AUXR |= 0x80; //定时器时钟1T模式TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式TL0 = 0x50; //设置定时初始值TH0 = 0xFB; //设置定时初始值TF0 = 0; //清除TF0标志TR0 = 1; //定时器0开始计时ET0 = 1; //使能定时器0中断EA = 1;
}
void Timer1_Init(void) //1毫秒@12.000MHz
{AUXR |= 0x40; //定时器时钟1T模式TMOD &= 0x0F; //设置定时器模式TL1 = 0x20; //设置定时初始值TH1 = 0xD1; //设置定时初始值TF1 = 0; //清除TF1标志TR1 = 1; //定时器1开始计时ET1 = 1; //使能定时器1中断EA = 1;
}
void main(){init();Timer0_Init();Timer1_Init();num_adc=(float)r_adc(0x01)*5.0/255;while((int)(num_adc*100)<(int)(LINE*100))num_adc=(float)r_adc(0x01)*5.0/255;while(1){led();if(flag_seg){flag_seg=0;seg_ui();Seg_Loop();}if(flag_key){flag_key=0;Key_Loop();}if(flag_adc){flag_adc=0;num_adc=(float)r_adc(0x01)*5.0/255;//0x01即选择AIN1通道}if((int)(num_adc*100)<(int)(LINE*100)){UI=2;//切换为工作模式relay();//打开继电器flag_time=1;}else{flag_time=0;}}
}
void Timer0_Isr(void) interrupt 1
{static unsigned char count1=0;//数码管定时刷新static unsigned char count2=0;//按键定时扫描static unsigned int count3=0;//AD转换count1++;count2++;count3++;if(count1==2){count1=0;flag_seg=1;}if(count2==50){count2=0;flag_key=1;}if(count3==1000){//0.1s进行一次AD转换count3=0;flag_adc=1;}
}
void Timer1_Isr(void) interrupt 3
{static unsigned int count4=0;static unsigned int count5=0;static unsigned int count6=0;static unsigned int count7=0;if(flag_time){count5=0;count4++;if(count4==1000){//定时1scount4=0;if(time_remain>0)time_remain--;}}else if(time_remain>0){count4=0;count5++;if(count5==3000){//定时3scount5=0;no_relay();UI=1;time_remain=time_init;}}else{count4=0;count5=0;}if(time_remain==0){no_relay();count6++;if(count6==3000){count6=0;flag_time=0;UI=1;time_remain=time_init;}}else{count6=0;}if(UI==3&&keyval==0){count7++;if(count7==3000){count7=0;UI=1;}}else{count7=0;}
}other.c
#include "other.h"
unsigned char UI=1;
unsigned char time_init=5;
unsigned char time_remain=5;
float num_adc;//74hc138译码器选通
void init74hc138(unsigned char n){P2=(P2&0x1f)|(n<<5);P2&=0x1f;
}
//系统初始化
void init(void){P0=0x00;init74hc138(5);//关闭蜂鸣器和继电器P0=0xff;init74hc138(4);//熄灭LED小灯UI=1;
}
//LED功能
void led(void){switch(UI){case 1://欢迎界面L1亮P0=0xfe;init74hc138(4);P0=0xff;break;case 2://工作界面L2亮P0=0xfd;init74hc138(4);P0=0xff;break;case 3://设置界面L3亮P0=0xfb;init74hc138(4);P0=0xff;break;}
}
//打开继电器
void relay(void){P0=0x10;init74hc138(5);P0=0xff;
}
//关闭继电器
void no_relay(void){P0=0x00;init74hc138(5);P0=0xff;
}seg.c
#include "other.h"
code unsigned char Seg_Table[] =
{
0xc0, //0
0xf9, //1
0xa4, //2
0xb0, //3
0x99, //4
0x92, //5
0x82, //6
0xf8, //7
0x80, //8
0x90, //9
0xc6, //C 10
0x86, //E 11
0x89, //H 12
0xC7, //L 13
0xff //熄灭 14
};
unsigned char Seg_Buff[8]={14,14,14,14,14,14,14,14};
void seg(unsigned char addr,unsigned char num){P0=0xff; //消隐init74hc138(7);P0=0x01<<addr;init74hc138(6);P0=Seg_Table[num];init74hc138(7);
}
void Seg_Loop(void){static unsigned char i=0;seg(i,Seg_Buff[i]);i++;if(i==8)i=0;
}
void seg_u1(void){Seg_Buff[7]=14;Seg_Buff[6]=14;Seg_Buff[5]=14;Seg_Buff[4]=0; //OSeg_Buff[3]=13;//LSeg_Buff[2]=13;//LSeg_Buff[1]=11;//ESeg_Buff[0]=12;//H
}
void seg_u2(void){Seg_Buff[7]=time_remain%10;if(time_remain<10)Seg_Buff[6]=14;elseSeg_Buff[6]=time_remain/10;Seg_Buff[5]=14;Seg_Buff[4]=14; Seg_Buff[3]=14;Seg_Buff[2]=14;Seg_Buff[1]=14;Seg_Buff[0]=10;//C
}
void seg_u3(void){Seg_Buff[7]=time_init%10;if(time_init==5)Seg_Buff[6]=14;elseSeg_Buff[6]=time_init/10;Seg_Buff[5]=14;Seg_Buff[4]=14; Seg_Buff[3]=14;Seg_Buff[2]=14;Seg_Buff[1]=14;Seg_Buff[0]=11;//E
}
void seg_ui(){switch(UI){case 1:seg_u1();break;case 2:seg_u2();break;case 3:seg_u3();break;}
}key.c
#include "other.h"
unsigned char keyval,keyold,keyup,keydown;unsigned char Key_Scan(void){static unsigned char key_cnt = 0;unsigned char temp=0;P44=0;if(s4==0){key_cnt++;if(key_cnt >= 20){ // 消抖处理，20mskey_cnt = 20;//在欢迎界面按下，temp=1表示切换到设置界面if(UI==1)temp=1;//在设置界面按下，temp=2表示时间参数增加5if(UI==3)temp=2;}}else{key_cnt = 0;}return temp;
}
void Key_Loop(void){keyval=Key_Scan();keydown=keyval&(keyold^keyval);keyup=~keyval&(keyold^keyval);if(keyval==1&&keyold!=1){UI=3;}if(keyval==2&&keyold!=2){time_init+=5;if(time_init==35)time_init=5;time_remain=time_init;}keyold=keyval;
}iic.c
#include "other.h"
#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 r_adc(unsigned char addr){unsigned char temp;I2CStart();I2CSendByte(0x90);I2CWaitAck();I2CSendByte(addr);I2CWaitAck();I2CStart();I2CSendByte(0x91);I2CWaitAck();temp=I2CReceiveByte();I2CSendAck(1);I2CStop();return temp;
}