蓝桥杯第十四届电子类单片机组程序设计

前言

蓝桥杯大赛历届真题（点击查看）

一、第十四届比赛题目

1.比赛原题

2.题目解读

1）任务要求

2）注意事项

二、任务实现

1.NE555读取时机的问题

1）缩短计数时间

2）实时读取

2.温度传感器读取时机的问题

3.由亮变暗的检查

4.按键长按/短按

5.平均数和最大值的处理

6.对于小数的处理

三、代码实现

main.c

onewire.c

onewire.h

iic.c

iic.h

ds1302.c

前言

之前也不止一次提到，随着蓝桥杯蓝桥杯知名度越来越高，它省赛题目也一年比一年难，第十四届蓝桥杯省赛题目，可以说是这些省赛题目当中最难得了，个人感觉已经赶上国赛水平了。这其中也用到了许多对问题的处理方法，本篇文章会择其进行介绍，当然，条条大路通罗马，我通向罗马的道路也仅供参考，也并非绝对。

蓝桥杯第十四届省赛题目可以在蓝桥杯官网找到

蓝桥杯大赛历届真题（点击查看）

一、第十四届比赛题目

1.比赛原题

2.题目解读

说实话，5页的题目，5个数码管菜单，真的让人看到眼花缭乱，下面是我列出来的比赛的一些要求完成的任务以及注意事项，仅供帮助大家理解，具体要求还得看赛题。

1）任务要求

定义湿度，使用频率表示湿度（将频率转化为湿度），注意范围
PCF8591读取光敏电阻电压，当检测到由“亮”到“暗”时，读取一次温度和湿度并记录，读取一次当前的时间并记录。
计算最近读取的若干次温度和湿度的平均值（保留一位小数）和最大值
显示菜单0：显示当前的时间
显示菜单1 2 3：回显记录的数据，共三个子菜单，分别显示温度，湿度和上一次读取数据时的时间以及总共读取数据的次数
显示菜单4，显示温度参数（具体作用下文会提）
每当触发一次读取（参看第二条），界面跳转到温湿度显示界面，显示读取到的温湿度值，3s后再跳回原菜单，期间所有按键失效，并且不再触发读取
如果读取到的湿度数据为无效数据（参看第一条），则湿度显示“AA”，该次读取的数据不进行计算，即把该次读取到的温湿度值，算到平均温湿度值以及最高温湿度值里，读取到有效次数也不+1
按键s4，s4在除了温湿度界面均有效，可以在时间界面，数据回显以及参数设置界面之间跳转
按键s5，s5仅在数据回显的子菜单内有效，用于在三个子菜单之间切换
按键s8，s8仅在参数界面有效，按下s8，温度参数+1
按键s9，s9仅在参数界面和时间数据回显界面（数据回显的子菜单）下有效。在参数界面，按下s9，温度参数-1；在数据回显界面长按2s以上s9，松开s9后所有记录的数据清空。
LED灯：在时间界面，led1点亮，否则熄灭；在数据回显界面，led2点亮，否则熄灭；在温湿度显示界面，led3点亮，否则熄灭
如果当前采集到的温度值高于温度参数，则led4以100ms为间隔闪烁，否则熄灭；如果当前采集到的湿度数据为无效数据，则led5点亮，直到采集到有效数据；如果当前采集到的温度数据和湿度数据比上一次的数据都高（至少采集两组数据才算），则led6点亮，否则熄灭
led7熄灭

2）注意事项

上电时处在时间界面，温度参数设置为30（初始时间呢？好像没说设置多少哎）
注意湿度的有效值，如果读取到的湿度值为无效值，则该次读取到的温度湿度和时间不参与计算（或存储），但是还是得显示
如果一次没有读取数据或者一次有效数据都没有读取到，则时间回显子界面的时、间隔、分显示位置熄灭；温度、湿度回显子界面除界面标识符外的其它位熄灭。
其它相关的注意事项

二、任务实现

对于此项赛题，有许多需要处理的问题：

1.NE555读取时机的问题

之前的NE555都是记录1s内，电平的变化次数，这个次数就刚好是频率。但是如果我们每次都是接收到由亮到暗的信号之后，再读取NE555的话，会花费超过1s的时间，不符合题目要求的<0.5s的灵敏度。因此要读取NE555，可以进行以下两种处理方法，这里只说思路：

1）缩短计数时间

频率是1s内电平变化的次数，我们之前记录1s内电平变化的次数也正因如此。但是现在我们没有1s时间去读取NE555，我们可以缩短读取电平的时间，比如每隔200ms读取一次这一段时间内电平变化的次数，然后再乘5就是频率。这种方法可以提高读取的响应速度，但是会失去更多精度，具体的实现方法相信已经阅读过关于NE555的小伙伴们都可以轻松实现。

2）实时读取

虽然题目要求的是，接收到由亮变暗的信号之后读取一次NE555，但我们可以不那么“老实”，我们可以一直都在读取NE555，当收到由亮变暗的信号之后，在用其他变量记录此时NE555读取出来的值即可，虽然这种方法会浪费更多的单片机算力，需要添加更多的变量，但是读取的NE555更加及时。后面的代码中也都用的这种方法。

2.温度传感器读取时机的问题

与NE555类似，温度传感器也要考虑读取时机的问题。咱们之前提到温度传感器的温度转化需要时间，而且需要的时间不短，如果我们在温度转化完成之前就读取温度，那我们只能读取到上一次温度转化出来的结果。而我们使用的读取温度传感器的函数，恰恰是这样的，每调用一次函数，发送一次温度转化的指令并读取一次温度，也就是说，我们需要连续调用温度传感器，或者调用一次读取温度的函数之后，等500ms甚至更久之后，在重新读取才能读取到有效的数据。这就跟NE555一样了，解决方法也类似，可以一直读取温度传感器，当接收到由亮变暗的信号之后，我们再用新的变量接受当前温度传感器的值，同样需要mcu由更多的开销，同样需要定义更多的变量，不过这些都无足轻重。具体方法跟NE555处理方法类似，就不在赘述了。

当然，这个问题是跟着我之前写的代码完成赛题的话才会遇到的问题，也并非所有人写的代码都需要考虑这个问题。

3.由亮变暗的检查

由亮变暗触发读取（通过AD转化器读取光敏电阻），或者前几年有个赛题出的，当前电压从高过阈值到低于阈值则记录一次之类的题目都类似，这里先介绍一下思路：

由亮到暗这个过程的第一步，就是当前环境是“亮”，在某一时刻环境又变到了“暗”，我们定义一个变量is_Liang来记录这个状态，is_Liang=1表示当前环境是“亮”，is_Liang=0表示当前环境为“暗”。当is_Liang==1时，我们只需检查当前实时读取的AD值是否小于某个阈值，如果小于，则判断“由暗到亮”，并更新is_Liang状态位。同理，如果当前环境为“暗”，AD又高于某个值，说明进行了从暗到亮的跳变。当然，为了使亮暗分明，我们可以把由亮到暗的阈值设置的低于由暗到亮的阈值：

if(is_Liang==1)//如果当前正处在“亮”状态
   {
       if(ad<70)//如果检测到光敏电阻的AD小于70，就尝试判断为进入“暗”状态，从亮到暗触发一次采集。（当然这个70的阈值可以自己设置，尽量设置低一些）
       {
           if(++change_200>200)//连续200次进入定时器，都处在暗状态，说明真的暗了（题目要求响应时间小于500ms，这个精度没毛病）
           {
               change_200=0;
               is_Liang=0;
               is_cai_ji=1;//触发一次采集
           }
       }
       else if(change_200>0)//不满足条件，就当什么都没发生
       {
           change_200=0;
       }
   }
   else if(is_Liang==0&&mod!=5)//如果正处在“暗”状态
   {
       if(ad>100)//与从亮到暗同理，注意两个阈值尽量不要设置的一样，设置一样了不好处理
       {
           if(++change_200>200)
           {
               change_200=0;
               is_Liang=1;
           }
       }
       else if(change_200>0)
       {
           change_200=0;
       }
   }

我是使用定时器1来完成上述代码的，为了防止出现误判，也为了提高判断的时间，这里是连续200ms内，都满足条件才判断状态改变。

至于“每从高于阈值到低于阈值记录一次”，其实与亮暗跳变一致。

4.按键长按/短按

这个也是一个最近几年经常考的问题，这个的处理方法很多，我只介绍我自己会用到一种。

第七届比赛时已经介绍了一种led灯闪烁的方法，我们稍加改进就可以实现记录按下去多长时间的功能，当按下去的时间超过某个值，我们就视为长按。题目要求的是按下按键2s以上就视为长按，所以我们定义一个标志位is_2s，跟之前一样，当is_2s等于0时，2s之后会被定时器置为1.我们再while（P32==0）之前将is_2s置为0，当跳出while循环时，判断is_2s是否为1，为1，说明按下按键这段时间超过2s了，我们就可以对其进行长按按键的处理，可以是修改其他的标志位，也可以直接把长按的功能在这里实现，为0说明没有长按，就直接跳过了。

if(P32==0)
  {
Delay5ms();
   is_2s=0;//长按功能，按下按键之后，is_2s被置为0,2s之后is_2s被置为1，如果2s之后还没松手（此时is_2s为1，则视为长按）
    while(P32==0){run();}
      if(mod==3&&is_2s==1)//is_2s标志位为1，说明从is_2s清零到现在已经过去2s了，也就是已经长按按键2s了
   {
//长按
      }
    Delay5ms();
      key_value=9;
}

is_2s为0时，2s后会在1ms的定时器内被置为1

if(is_3s==0)//数3s
{
    if(++count_3s>3000)
   {
      is_3s=1;//数够3s的标志位
       count_3s=0;
   }

}

5.平均数和最大值的处理

平均数和最大值的处理其实也很简单，不过如果第一次写或者没看懂题目要求，以为需要记录每次读取的数据时，确实也会手足无措，会想着定义一个指针，怎么怎么存储这些数据，其实题目并没有要求可以读取到每次记录的数据，只要求记录每次读取数据的平均值和最大值即可。我们只需要知道已经读取了几次数据、之前记录的平均值、这次读取到的数据就可以计算出新的平均值：

新的平均值＝（旧的平均值*已经读取到的有效数据数+这次读取到的数据）/(已经读取到的有效数据数+1)

最大值只需要比较当前最大值与当前读取到的数据谁大，当前读取到的数据大，新的最大值等于当前读取到的数据，当前最大值大，新的最大值就是当前最大值

这个已经读取到的有效数据数可以根据自己的代码修改，可能需要加一减一之类的
Now_temp=temp;//更新温度
arr_temp=(arr_temp*ci_shu+Now_temp*10)/(ci_shu+1);//平均温度。扩大了10倍，便于读取小数点后1位
max_temp=max_temp>Now_temp? max_temp:Now_temp;//更新最高温度

last_shi_du=Now_shi_du;//记录上一次的湿度值
Now_shi_du=shi_du;//更新湿度
arr_shi_du=(arr_shi_du*ci_shu+Now_shi_du*10)/(ci_shu+1);//平均湿度。扩大了10倍，便于读取小数点后1位
max_shi_du=max_shi_du>Now_shi_du? max_shi_du:Now_shi_du;//更新最大湿度

这里算均值的时候，由于题目要求精确到小数点后一位，于是就算了10倍的均值，后续处理时，在缩小十倍，就可以符合题目要求了。