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基于单片机的蓄电池电量检测

晚熟的猫 03-27 13:00 阅读 2
单片机嵌入式硬件蓝桥杯51单片机c语言

蓝桥杯单片机组备赛指南请查看这篇文章：戳此跳转蓝桥杯备赛指南文章

本文章针对蓝桥杯-单片机组比赛开发板所写，代码可直接在比赛开发板上使用。

型号：国信天长4T开发板（绿板），芯片：IAP15F2K61S2

（使用国信天长蓝板也可以完美兼容，与绿板几乎无差别）

1. 代码目的

        代码一：通过矩阵键盘输入数字，并在数码管上显示，当按下S16时确认发送数字到上位机
，上位机发送数据，单片机接收之后进行平方运算并返回。

        代码二：开机初始化，自动关闭蜂鸣器和继电器，并发送初始化信息到上位机，上位机发送亮灯指令，单片机接收运行指令并进行反馈上位机。指令格式：a模式前四位，b模式后四位，1开灯，0关灯，c模式提示系统正在运行

2. 通信基础知识

        大分类如下图：

3. 串口通信基本原理

3.1 什么是上下位机的通信

        一般来说，我们认为比赛用开发板就是下位机，我们的电脑就是上位机。由于采用异步串行通信方式，因此我们既可以从上位机向下位机发送数据，又可以在上位机接收下位机传来的数据，从未实现通信的效果。

        近年来的省体考串口通信不多，但往年偶尔考过。考题倾向于某种控制系统，即我们用电脑向单片机发送某种数据，单片机就产生对应的响应，并且单片机向电脑传回相关的数据，以此对串口编程进行考察。在了解串口通信的简单原理之后，可以将小蜜蜂老师的代码段背下来，比赛时直接使用。

3.2 上下位机的通信设置

        对于上位机，我们需要打开烧录软件STC-ISP，并点击串口助手，如下图：

        红色框标注的部分为，需要我们留意并设置正确的部位。

3.3 通信的相关寄存器

        在进行串行通信时，为了保证传输的实时性，我们采用中断的方式进行。设置定时计数器1，当产生一次溢出中断时，单片机就接收或发送一次数据。因此我们依旧会用到定时/计数器中断相关的寄存器。

        下面简要介绍IE、IP、TMOD、TCON、THx寄存器：详细教程请戳此查看，重点介绍SCON、SBUF、AUXR寄存器

两级中断允许控制：IE（interrupt enable）

EA-ET2ESET1EX1ET0EX0

两级优先级控制：IP(interrupt priority)

--PT2PSPT1PX1PT0PX0

        该寄存器允许位寻址，本题中采用默认优先级，因此不用管这个寄存器。

特殊功能寄存器：TCON（timer controller）

TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0

特殊方式寄存器：TMOD（timer mode）

GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0
<----  定时器1（T1）  ----><----  定时器0（T0）  ---->

初值寄存器：THx TLx

串口通信寄存器：SCON   （Serial Control Register）

SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI

缓冲寄存器：SBUF     （serial buffer）

辅助寄存器：AUXR

4. 串口通信相关函数

4.1 串口初始化函数

        编程时，主要是先设置定时计数器产生对应的波特率，然后设置SCON寄存器确定串口工作方式，然后将辅助寄存器赋值为0x00，最后正常打开IE、TCON等寄存器的相关位。

4.2 数据接收函数

        使用中断的方式进行接收数据：即每收到一次数据，就产生一次优先级为4的串口中断

        当产生中断时，单片机进入此函数。首先看RI是否等于1，然后手动将RI清零，最后通过赋值语句将SBUF中的数据读入我们定义的变量中。

4.3 数据发送函数

        采用普通函数进行数据发送：因为当我们需要发送数据时，是由我们决定的，因此可以不写成中断函数。

        当我们需要发送数据时，直接将需要发送的数据通过赋值语句写入SBUF中，单片机就会开始发送，但因为我们没有使用中断方式因此发送时间会有些长，在数据未发完之前我们需要让程序等待，等发送完数据再继续运行。因此写了一个while的空语句，直到TI不等于0时发送结束，空语句停止，此时我们再手动将TI清零。

4.4 字符串发送函数

        C语言中，字符串的本质是一个字符数组，因此我们使用指针会更方便一些。

5. 小蜜蜂课程代码参考

                代码一：通过矩阵键盘输入数字，并在数码管上显示，当按下S16时确认发送数字到上位机
，上位机发送数据，单片机接收之后进行平方运算并返回。

//使用UART通信进行单片机与上位机的通信
//通过矩阵键盘输入数字，并在数码管上显示，当按下S16时确认发送数字到上位机
//上位机发送数据，单片机接收之后进行平方运算并返回

#include < REG52.h >
#include < intrins.h >

unsigned char code SMG_duanma [18]=
			{ 0xc0 , 0xf9 , 0xa4 , 0xb0 , 0x99 , 0x92 , 0x82 , 0xf8 , 
				0x80 , 0x90 , 0x88 , 0x80 , 0xc6 , 0xc0 , 0x86 , 0x8e ,
				0xbf , 0x7f };
			
sfr P4 = 0xc0;
sfr AUXR = 0x8e;
				
sbit L1 = P3^0;
sbit L2 = P3^1;
sbit L3 = P3^2;
sbit L4 = P3^3;
sbit C1 = P4^4;
sbit C2 = P4^2;
sbit C3 = P3^5;
sbit C4 = P3^4;
				
void select_HC573 ( unsigned char channal )
{
	switch ( channal )
	{
		case 4:
			P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0x80;
		break;
		case 5:
			P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0xa0;
		break;
		case 6:
			P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0xc0;
		break;
		case 7:
			P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0xe0;
		break;
	}
}

void Input_SMG ( unsigned char pos_SMG , unsigned char value_SMG )
{
	select_HC573 ( 6 );
	P0 = 0x01 << pos_SMG;
	select_HC573 ( 7 );
	P0 = value_SMG;
}

void Delay ( unsigned char value_delay )
{
	while ( value_delay -- )
	{
		unsigned char i = 22;
		unsigned char j = 128;
		_nop_ ();
		_nop_ ();
		do 
		{
			while ( --j );
		}while ( --i );
	}
}

unsigned char state_key = 0;
void scan_keys ( )
{
//L1
	L1 = 0;
	C1 = C2 = C3 = C4 = 1;
	L2 = L3 = L4 =1;
	if ( C1 == 0 )
	{
		Delay ( 3 );
		if ( C1 == 0 )
		{
			while ( C1 == 0 );
			state_key = 7;
		}
		else;
	}
	else if ( C2 == 0 )
	{
		Delay ( 3 );
		if ( C2 == 0 )
		{
			while ( C2 == 0 );
			state_key = 11;
		}
		else;
	}	
	else if ( C3 == 0 )
	{
		Delay ( 3 );
		if ( C3 == 0 )
		{
			while ( C3 == 0 );
			state_key = 15;
		}
		else;
	}
	else if ( C4 == 0 )
	{
		Delay ( 3 );
		if ( C4 == 0 )
		{
			while ( C4 == 0 );
			state_key = 19;
		}
		else;
	}

//L2	
	L2 = 0;
	C1 = C2 = C3 = C4 = 1;
	L1 = L3 = L4 =1;
	if ( C1 == 0 )
	{
		Delay ( 3 );
		if ( C1 == 0 )
		{
			while ( C1 == 0 );
			state_key = 6;
		}
		else;
	}
	else if ( C2 == 0 )
	{
		Delay ( 3 );
		if ( C2 == 0 )
		{
			while ( C2 == 0 );
			state_key = 10;
		}
		else;
	}	
	else if ( C3 == 0 )
	{
		Delay ( 3 );
		if ( C3 == 0 )
		{
			while ( C3 == 0 );
			state_key = 14;
		}
		else;
	}
	else if ( C4 == 0 )
	{
		Delay ( 3 );
		if ( C4 == 0 )
		{
			while ( C4 == 0 );
			state_key = 18;
		}
		else;
	}
	
//L3
	L3 = 0;
	C1 = C2 = C3 = C4 = 1;
	L2 = L1 = L4 =1;
	if ( C1 == 0 )
	{
		Delay ( 3 );
		if ( C1 == 0 )
		{
			while ( C1 == 0 );
			state_key = 5;
		}
		else;
	}
	else if ( C2 == 0 )
	{
		Delay ( 3 );
		if ( C2 == 0 )
		{
			while ( C2 == 0 );
			state_key = 9;
		}
		else;
	}	
	else if ( C3 == 0 )
	{
		Delay ( 3 );
		if ( C3 == 0 )
		{
			while ( C3 == 0 );
			state_key = 13;
		}
		else;
	}
	else if ( C4 == 0 )
	{
		Delay ( 3 );
		if ( C4 == 0 )
		{
			while ( C4 == 0 );
			state_key = 17;
		}
		else;
	}
	
//L4
	L4 = 0;
	C1 = C2 = C3 = C4 = 1;
	L2 = L3 = L1 =1;
	if ( C1 == 0 )
	{
		Delay ( 3 );
		if ( C1 == 0 )
		{
			while ( C1 == 0 );
			state_key = 4;
		}
		else;
	}
	else if ( C2 == 0 )
	{
		Delay ( 3 );
		if ( C2 == 0 )
		{
			while ( C2 == 0 );
			state_key = 8;
		}
		else;
	}	
	else if ( C3 == 0 )
	{
		Delay ( 3 );
		if ( C3 == 0 )
		{
			while ( C3 == 0 );
			state_key = 12;
		}
		else;
	}
	else if ( C4 == 0 )
	{
		Delay ( 3 );
		if ( C4 == 0 )
		{
			while ( C4 == 0 );
			state_key = 16;
		}
		else;
	}
}


//===================================================
void Init_Uart ()
{
	TMOD = 0x20;
	TH1 = 0xfd;
	TL1 = 0xfd;
	
	SCON = 0x50;
	AUXR = 0x00;
	ES = 1;
	EA = 1;
	TR1 = 1;
}

//接收信息采用中断，发送消息采用查询
unsigned char ri_uart_value;
void ri_UART () interrupt 4
{
	if ( RI == 1 )
	{
		RI = 0;
		ri_uart_value = SBUF;
	}	
}

void ti_UART ( unsigned char ti_uart_value )
{
	SBUF = ti_uart_value;
	while ( TI == 0 );
	TI = 0;
}


//======================================================
unsigned char tmp_state_key = 0;
unsigned char tmp_ri_value = 0;
void Uartrunning ()
{
	
	if ( tmp_state_key != state_key )
	{
		ti_UART ( state_key );
		tmp_state_key = state_key;
	}
	else if ( ri_uart_value != tmp_ri_value )
	{
		tmp_ri_value = ri_uart_value;
		state_key = tmp_ri_value;
	}
	
}



void main ()
{
	Init_Uart ();
	while ( 1 )
	{
		Uartrunning ();		
		scan_keys ();
		Input_SMG ( 0 , SMG_duanma [state_key/10] );
		Delay ( 3 );
		Input_SMG ( 1 , SMG_duanma [state_key%10] );
		Delay ( 3 );	

	}
}

代码二：开机初始化，自动关闭蜂鸣器和继电器，并发送初始化信息到上位机，上位机发送亮灯指令，单片机接收运行指令并进行反馈上位机。指令格式：a模式前四位，b模式后四位，1开灯，0关灯，c模式提示系统正在运行

//建立通信，使得上位机和单片机进行数据交换，并实现上位机控制单片机灯光亮灭
//开机初始化，自动关闭蜂鸣器和继电器，并发送初始化信息到上位机
//上位机发送亮灯指令，单片机接收运行指令并进行反馈上位机。指令格式：a模式前四位，b模式后四位，1开灯，0关灯，c模式提示系统正在运行

#include < reg52.h >

sfr AUXR = 0x8e;

void select_HC573 ( unsigned char channal )
{
	switch ( channal )
	{
		case 4:
			P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0x80;
		break;
		case 5:
			P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0xa0;
		break;
		case 6:
			P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0xc0;
		break;
		case 7:
			P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0xe0;
		break;
	}
}

void Init_Buzz ()
{
	select_HC573 ( 5 );
	P0 = 0x00;
}


//==================================================
void Init_UART ( )
{
	TMOD = 0x20;
	TH1 = 0xfd;
	TL1 = 0xfd;
	
	SCON = 0x50;
	AUXR = 0x00;
	
	ES = 1;
	EA = 1;
	TR1 = 1;
}

unsigned char uart_value;
void Service_UART () interrupt 4
{
	if ( RI == 1 )
	{
		RI = 0;
		uart_value = SBUF;
		
	}
}

void Send_UART ( unsigned char value_uart )
{
	SBUF = value_uart;
	while ( TI == 0 );
	TI = 0;
}

void Send_String ( unsigned char *string )
{
	while ( *string != '\0' )
	{
		Send_UART ( *string ++ );
	}	
}

//========================================================

void light_led ( unsigned char value_led )
{
	select_HC573 ( 4 );
	P0 = value_led;
}

void UART_Commandrunning ( )
{
	unsigned char command,value_led;
	command = uart_value;
	
	if ( command != 0x00 )
	{
		switch ( command & 0xf0 )
		{
			case 0xa0:
				value_led = ~(( command & 0x0f ) << 4 ) ;
				light_led ( value_led );
				break;
			case 0xb0:
				value_led = ~( command & 0x0f ) ;
				light_led ( value_led );
				break;
			case 0xc0:
				Send_String ( "The system is runing ! \r\n" );
				break;
		}
		
	}
}

void main ()
{
	Init_UART ();
	Init_Buzz ();
	Send_String ( "The system is wake up \r\n" );
	
	while ( 1 )
	{
		UART_Commandrunning ();
	}
}

6. 编程思路重述

        实际上对于串口通信实现上位机与单片机通信的设置有很多，但是在比赛中，我们只使用定时计数器1产生波特率，使用串口工作方式1进行通信，便已经足够。

1.设置TMOD将定时计数器1处于8位自动重装工作方式，初值寄存器值为0xfd产生9600bps的波特率，辅助寄存器赋值为0x00；

2.设置串口中断寄存器SCON，使其工作在方式1

3.正确编写接收数据函数、发送数据函数、发送字符串数据函数

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