51单片机：蓝桥杯省赛自动售水机分析与完整设计

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1、写在前面的话
2、问题解决思路
- 01 整体分析
- 02 独立按键单元
- 03 数码管显示单元
- 04 AD转换单元
3、备注

1、写在前面的话

整理下之前蓝桥杯比赛的代码吧，里面其实很多设计的思路，难能可贵，有机会把STM32的也整理下，可以的话把这些比赛其中的几个题目使用ARM-A的S5PV210来实现。

2、问题解决思路

01 整体分析

开发51单片机的时候，使用之前的那个模板（IAP15芯片），提高开发的效率，这个模板之前有，就不说了，以后直接使用，这次用的是矩阵键盘来写的，实现的功能是一样的，有时间会把独立按键的也弄好。

02 独立按键单元

问题：
S7为出水控制按键，按下后，售水机持续出水（继电器接通，指示灯L10点亮）。
S6为停水控制按键，按下后，停止出水（继电器断开，指示灯L10熄灭）。

设计：整个题目只用到了两个按键，S7和S6，这两个独立按键就可以实现了，但还是用矩阵键盘先用下，因为比赛一般考的是矩阵键盘。模板中也实现了矩阵键盘的状态机检测，大概就是通过定时器和按键状态变量来进行判断。我们只需要在相应的while内的case下写某个按键按下后的处理程序。

备注：
01 继电器的断开和接通如何理解？题目说继电器接通的时候L10是点亮的，既然点亮，那么m2就会和K1进行接通，这个接通导致L10两端有电位差，会亮。因此，我们得出一个结论，当继电器接通的时候，m2和K1是接通的。此时继续分析，N_RELAY应该是0，对应P04应该是1。
02
出水：P2=0xa0;relay=1;buzzer=0;P2=0x00;
停水：P2=0xa0;relay=0;buzzer=0;P2=0x00;

03 数码管显示单元

问题：
01 通过4位数码管DS1显示费率，单位为元/升，保留2位有效数字；
02 通过4位数码管DS2显示当前出水总量（出水时，单位为升）和总价（停止时，单位为元）：
按下出水按键S7后，清除数码管DS2显示数据，数码管DS2实时显示出水量(保留两位有效数字)，在出水状态下，再次按下S7，不会影响出水状态，直到按下停止按键 S6 为止；
按下停止出水按键S6后，数码管DS2显示总价（保留两位有效数字）。
03 假定水价为0.5 元/升，出水速度为100毫升/秒。
04 一次出水总量达到99.99L时，继电器自动断开，数码管显示DS2显示价格。

示例：

分析：
01 数码管显示一半在定时器里面使用扫描的方式，按键是10ms一次判断，数码管是3ms一次扫描。

// 扫描的标准代码
P2=0xc0;P0=0;P2=0;    // 消除数码管残影
P2=0xe0;P0=~smg_du[i];P2=0;
P2=0xc0;P0=smg_wei[i];P2=0;  // 位选择循环，全部显示出来
i++;
if(i==8) i=0;

02 数码管DS1显示费率，单位为元/升，保留2位有效数字，因为费率是固定的，这个部分是没有任何改动的。因此，只需要给对应的显示数组附上相应的变量就好了，这里我们定义一个显示的数组on_display就是用来显示，出水的时候的数码管数据的，同理，关闭的时候，也定义一个数码管显示数组off_display。

03 后面的四位DS2是用来显示出水量的，故需要定义一个出水量变量water_v，这个变量需要使用unsigned int的类型，一开始初始化为0就好了，分析每一秒增加0.1L，这样0.1s就只增加0.01L。所以，我们可以使用0.1s来进行定时，这种定时可以显示到数码管DS2的最后一位。增长的时候比较有动感，在定时器中使用每100ms进行判断，到时之后清零，并给water_v进行加0.01的操作。

04 比较糟糕的是，我们变量一般都会用正数，小数显示的时候会比较麻烦，因此，可以做个灵活的变化，原先1秒对应0.1L，我们就可以使用，相当于定义一个四位数，然后每一秒+10即可，直到最大的99.99，但是这样第四位不会变化，为此，可以转化为0.1秒对应0.01L，也就是每一秒+1就行了。

05 价格方面，直接乘以0.5就好了，因为这个四位数，实际是以ml为单位的，显示的时候是用L为单位。相对应的关系，乘以0.5的时候，是以ml为单位的，显示的时候还是用L为单位。

04 AD转换单元

问题：
通过光敏电阻RD1和AD转换芯片PCF8591组成的亮度检测电路（亮度值转换为PCF8591光敏电阻通道的电压）检测环境亮度；
当PCF8591光敏电阻通道输入电压小于1.25 V时， L1 点亮，大于1.25V时，L1熄灭。

分析：按照0~255对应0~5V，我们只需要将0~1.25V的对应值算出来，之后对读取的数据进行IF判断，就可以控制等来作显示信息了。

3、备注

01 其实难度不是很大，可能是因为前几届的原因了。
02 注意变量的声明，出水开关的控制变量，不同显示下的显示数组等。
03 源代码的注释版本和原题会一起上传上来。
04 之后有什么更新的，在继续补充到这里面来。