第四周决赛与过渡模拟一

[dave]

单片机竞赛备赛笔记：决赛试题与过渡模拟一

笔记说明：本笔记涵盖了《决赛一 Led彩灯控制系统》与《过渡一 电压采集器》两大核心模块的考点、代码逻辑及避坑指南。

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第一部分：决赛一 Led 彩灯控制系统

1. 核心算法：位移与循环

在流水灯控制中，位移是最基础的操作。

• 指令函数：

  • _crol_(变量, 位数)：循环左移 (Circle Rotate Left)。特点：移出的位会补回到另一端（首尾相接）。

  • _cror_(变量, 位数)：循环右移。

  • 注意：使用前必须包含头文件 #include <intrins.h>。

2. 重要原则：寄存器保护机制

• 规则：严禁直接对 P0 寄存器进行位移操作。

• 原因：P0 端口状态可能受到负载影响，或者直接操作会导致显示不稳定（鬼影）。

• 正确做法（中间变量法）：

   unsigned char Led_Temp = 0xFE; // 定义中间变量
   Led_Temp = _crol_(Led_Temp, 1); // 在变量上运算
   P0 = Led_Temp; // 最后赋值给硬件
  

3. 经典 Bug 修复：模式切换复位

• 问题描述：当从 模式 4（或其他复杂模式）切换回 模式 1 时，流水灯往往不是从第一个灯（L1）开始亮，而是接着上一次的位置。

• 解决方案：“切换即复位”。

   if (Key_Value == S_Mode_Switch) {
       Mode++;
       if (Mode > 4) Mode = 1;
   ​
       // 关键点：切换模式时，强制重置中间变量
       Led_Temp = 0xFE; 
       P0 = Led_Temp;
   }
  

4. 数码管闪烁控制

• 全部闪烁：利用定时器产生的标志位（如 Seg_Star_Flag）控制所有位的显示。

• 覆盖闪烁（指定位闪烁）：

  • 利用 Set_Flag 判断当前是在设置哪一位。

  • 三目运算符逻辑：

    C

     // 如果 Flag为1显示数据，为0显示“熄灭码(10)”
     Seg_Buf[Index] = (Seg_Star_Flag) ? Real_Data : 10; 
    

5. 按键逻辑优化

• 防连跳 (else if)：

  • 在状态切换逻辑中，必须使用 else if。如果不加 else，CPU 会在一次扫描中连续执行多个 if，导致模式直接从 1 跳到 3。

• 一键开关 (^=)：

  • 利用按位异或实现状态翻转（启动/停止）。

  • Run_Flag ^= 1; （0 变 1，1 变 0）。

• 按键长按：

  • 核心是计时器。按下开始计时，抬起时判断计时时长。

  • if (Time > 1000ms) → 执行长按功能；else → 执行短按功能。

6. 硬件常识

• LED 逻辑：0 是 亮，1 是 灭。（共阳极接法）

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第二部分：过渡一 电压采集器 (进阶逻辑)

1. 输入限制与处理

• 输入位数限制：防止用户输入超过 4 位导致溢出。

   if (Input_Index < 4) { // 限制只能输4位
       Input_Val = Input_Val * 10 + Key_Value; // 移位累加算法
       Input_Index++; 
   }
  

• 输入时闪烁：提示用户当前正在编辑。同样使用“面具法”（定时器标志位覆盖数据）。

2. 非阻塞闪烁 (避免卡死)

• 严禁使用 Delay：在数码管刷新或主循环中，绝对不能使用 Delay_ms(500) 来做闪烁，这会卡死按键扫描。

• 正确做法：利用定时器中断翻转标志位 Flash_Flag，主循环只根据这个 Flag 决定显示还是熄灭。

3. 数值处理技巧

• 四舍五入保留两位：

  • 单片机处理浮点数很慢，通常放大 100 倍用整数处理。

  • 核心公式：Result = (Raw_Data + 5) / 10; (加 5 是为了实现四舍五入)。

• Float 显示在数码管：

  • 不要用 %f 打印。

  • 手动点亮小数点：控制 Seg_Point 数组，在特定位（如第 2 位）赋值 0 点亮小数点。

4. 界面美化：高位熄灭 (Leading Zero Suppression)

• 需求：显示 25 而不是 0025。

• 算法逻辑：从最高位（千位）开始扫描。

   // 伪代码示例
   if (千位 == 0) {
       熄灭千位;
       if (百位 == 0) {
           熄灭百位;
           // ...以此类推，注意个位通常不灭
       }
   }
  

5. 业务逻辑：计数值增加条件

• 边缘检测（下降沿）：题目要求“当电压从大于 Vp 变为小于 Vp 时，计数加 1”。

  • 需要两个变量：Voltage_Old (旧值) 和 Voltage_New (新值)。

  • 判断公式：

     if (Voltage_Old > Vp && Voltage_New < Vp) {
         Count++; // 只有在这个瞬间才计数
     }
    

6. 高阶 LED 状态指示

• 根据电压范围点亮不同的 LED（如 L1, L2, L3）。

• 注意逻辑互斥：使用 if ... else if ... else 结构，确保同一时间只有一个状态生效，避免 LED 乱闪。

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总结回顾 (Cheat Sheet)

1. 位移用 _crol_，记得包含 intrins.h。

2. 切换模式记得复位中间变量。

3. 闪烁不要用延时，要用定时器 Flag + 三目运算符。

4. 按键切换状态必加 else if。

5. 电压输入算法：Val = Val * 10 + Key。

6. 边缘检测要存旧值：if (Old > Ref && New < Ref)。