蓝桥杯嵌入式］第13届 "蓝桥杯 "省级竞赛程序题、试题解析及代码说明

正文

题目

硬件框图

功能要求

功能概述

       1)通过E2PROM完成商品库存数量以及商品单价的存储。

       2)通过串口打印输出购买商品购买数量、总金额等信息。

       3)依试题要求，通过按键，实现界面切换与控制功能。

       4)依试题要求，通过LCD、LED完成数据显示和指示功能。

性能要求

       1)按键响应时间:≤0.1秒。

       2)指示灯动作响应时间:≤0.2秒。(条件触发后0.2秒内)

LCD显示界面

       1)商品购买界面

       在商品购买界面下，通过LCD显示界面名称(SHOP)、商品名称以及商品数量。

2)商品价格界面

       在商品价格界面下，通过LCD显示界面名称（PRICE)、商品名称以及商品价格。

商品价格范围:1.0 - 2.0。保留小数点后1位有效数字。

       3)库存信息界面

       在库存信息界面下，通过LCD显示界面名称（REP)、商品名称以及当前库存数量。

     4)LCD通用显示要求

       显示背景色(BackColor):黑色

       显示前景色(TextColor):白色

       请严格按照图示2、3、4要求设计各个信息项的名称（区分字母大小写）和行列位置。

按键功能

       1)B1:定义为界面切换按键,按下B1按键可以往复切换商品购买、商品价格、库存显示三个界面，切换模式如下图所示:

       2)B2:定义为“商品X”。

       在商品购买界面下，按下B2，商品X购买数量加1。购买数量调整模式:

               0  1  2  3  …  商品X库存数量  0  1  2  …

       在商品价格界面下,按下B2按键,商品X单价加0.1。商品单价调整模式:

               1.0  1.1  …  2.0  1.0  1.1  …

       在库存信息界面下，按下B2按键，商品X库存数量加1。

       3)B3:定义为“商品Y”。

               在商品购买界面下，按下B3，商品Y购买数量加1。购买数量调整模式:

                        0  1  2  3  …  商品X库存数量  0  1  2  …

               在商品价格界面下,按下B3按键，商品Y单价加0.1。商品单价调整模式:

                       1.0  1.1  …  2.0  1.0  1.1  …

               在库存信息界面下，按下B3按键，商品Y库存数量加 1。

       4)B4:定义为“确认”按键。

               在商品购买界面下，按下B4按键，确认购买信息，商品购买界面下的X、Y值重置为0,库存减少相应数量。

       注意:

               按键应进行有效的防抖处理,避免出现一次按下功能多次触发等情形。

               按键动作不应影响数据采集过程和屏幕显示效果。

               价格调整区间:1.0 - 2.0。

               购买数量调整区间:0-商品当前库存数量。

E2PROM存储功能

       通过竞赛平台上的 E2PROM (AT24CO2）保存商品库存数量和价格信息，存储位置要求如下:

               商品X库存数量存储地址:E2PROM内部地址0

               商品Y库存数量存储地址:E2PROM内部地址1

               商品X单价存储地址:E2PROM内部地址2

               商品Y单价存储地址:E2PROM内部地址3

       **注意:

               库存数量或价格发生变动时,数据写入到E2PROM中,无变化时不写入。

               设备重新上电，能够从E2PROM相应地址中载入商品库存数量和价格。

               严格按照试题要求的E2PROM地址写入并保存数据。

串口输出功能        

       使用竞赛板上的USB转串口功能完成以下要求，串口通信波特率设置为9600。

       1)打印输出总价及购买信息

               在商品购买界面下,B4按键按下后,设备串口输出购买商品数量和总价格。数据格式要求:

               X:2,Y:2,Z:4.0

               示例字符串表示购买了2个商品X，2个商品Y，总价为4.0元。总价保留小数点后1位有效数字，输出信息为ASCII 编码字符串。

       2)查询当前单价信息

               在任意界面下，通过串口调试助手，从 PC端向设备发送查询字符‘?’，设备返回当前各类商品单价。

               X:1.0,Y:1.0

               示例字符串表示商品X单价为1.0，商品Y为1.0。

               商品价格保留小数点后1位有效数字，输出信息为ASCII编码字符串。

LED指示灯功能

       1)LD1:在购买界面下，按下B4按键确认购买后，LD1点亮5秒后熄灭。

       2)LD2:若商品X、Y库存数量均为0，指示灯LD2以0.1秒为间隔切换亮灭状

态。

       3)LD3-LD8指示灯始终处于熄灭状态。

PWM输出功能

       在商品购买界面下，通过B4按键确认购买信息后，5秒内通过PAl引脚输出频率为2KHz，占空比为30%的脉冲信号，其余时间频率不变，占空比为5%。

初始状态说明

       请严格按照下列要求设计作品上电后的初始状态:

               1）商品X:库存数量10，单价1.0。

               2）商品Y:库存数量10，单价1.0。

               3）上电后，处于商品购买界面，商品X、Y购买数量为0。

赛题分析

       首先观察硬件框图，同样的，除了老三样（LED，按键，LCD）以外，就是本届赛题的重点考试内容了。显然本次考察重点是串口通信与EEPROM。这里插一个题外话，将近几年的省赛真题都做了一遍的小伙伴一个都能发现，最常见的组合就是串口通信+其他，本届又考了EEPROM，大胆预测，2023年可能就是考串口通信加PWM或模数转换了。

       回归正题，已经知道本届赛题考核的内容后，我们接着看功能要求中的功能概述。串口通信主要用到的是串口的发送，根据按键信号还发送商品购买数量，总金额，当然，往下仔细看，会发现串口还有一个功能要实现，就是接收串口数据，识别为"?"后，再通过串口发送商品单价。而EEPROM就是存储商品库存与商品单价了。其他比如购买，加库存等操作都是通过按键来实现的。

代码实现

按键\EEPROM模块

       按键的操作比较多，除了必有的界面切换，就是在特定界面下，商品的购买数量与单价的加与减。题目中的每个模块中的主要事项是一定要去仔细看的。还包括了按下购买按键后，使用串口发送数据。

       赛题还要求，将商品的库存与商品单价存储到EEPROM中，并且在每次有数值改变时，就要将改变后的数值存入EEPROM中。而数值的改变都是通过按键实现的，因此我们直接在按键判断中，改变数值的后面加上EEPROM的写入，在每次程序运行之初读取即可完成这项功能。

void key_proc()
{
  uint q = 0 ,w = 0;    //记录B4按键按下时刻count的值，与0.1秒闪烁的计时
  
  if(key[0].key_flag == 1)
  {
    view++;
    if(view==3) view=0;
    LCD_Clear(Black);
    key[0].key_flag = 0;
  }
  if(key[1].key_flag == 1)
  {
    if(0 == view)
    {
      if(X_shop < X_rep)  //购买数小于库存数
      {
        X_shop += 1;
      }
    }
    if(1 == view)
    {
      X_price = X_price + 0.1;
      if(X_price > 2.1)     //价格在1.0到2.0之间
      {
        X_price = 1.0;
      }     
      
      uchar x_p = X_price*10;
      eeprom_write(2,x_p);
    }
    if(2 == view)
    {
      X_rep ++;
      eeprom_write(0,X_rep);
    }
    key[1].key_flag = 0;
  }
  if(key[2].key_flag == 1)
  {
    if(0 == view)
    {
      if(Y_shop < Y_rep)  //购买数小于库存数
      {
        Y_shop += 1;
      }
    }
    if(1 == view)
    {
      Y_price = Y_price + 0.1;
      if(Y_price > 2.1)     //价格在1.0到2.0之间  //为什么是2.1呢？ 因为double类型的变量，1.9+0.1，有可能等于2.000000001之类的值
      {
        Y_price = 1.0;
      }
      uchar y_p = (int)(Y_price*10);
      eeprom_write(3,y_p);
      /*xp.val = Y_price;     //使用共用体将浮点数存储在EEPROM中
      for(int i = 0; i < sizeof(float); i++)
      {
       eeprom_write(0x10 + i, xp.data[i]);
       HAL_Delay(5);
      }*/
    }
    if(2 == view)
    {
      Y_rep ++;
      eeprom_write(1,Y_rep);
    }
    key[2].key_flag = 0;
  }
 
  if(key[3].key_flag == 1)
  {
    if(0 == view)
    {
      q = count;    //记录按下的那一刻的数值
      TurnOn_LED(1);
      
      double z = X_shop*X_price + Y_shop*Y_price;
              /*串口发送*/
      char temp[20];
      sprintf(temp,"X:%d , Y:%d , Z:%.2f\r\n",X_shop,Y_shop,z);
      HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)temp,strlen(temp),50); //参数：串口号，要发送的字符，要发送的字符长度
      
      X_rep -= X_shop;
      Y_rep -= Y_shop;
      
      eeprom_write(0,X_rep);
      HAL_Delay(5);
      eeprom_write(1,Y_rep);
      
      X_shop=0,Y_shop=0;
      
      LED_Disp(0x01);
      __HAL_TIM_SetCompare(&htim16,TIM_CHANNEL_1,30);   //设置占空比pa6_duty,然后通过定时器五秒后“30”恢复为“5”
      falg_d = 1;
      
    }
    
    key[3].key_flag = 0;
  }
  
  if(q > count-4 && q < count)    //一个循环后，也就是5秒之后
  {
    TurnOff_LED(1);
    __HAL_TIM_SetCompare(&htim16,TIM_CHANNEL_1,5);
  }
  
  if(X_rep == 0 && Y_rep == 0)
  {
    w = count;
    if(count-w == 10)
    {
      Toogle_LED(2);    //翻转LED2的状态
    }
  }
  else
  {
    TurnOff_LED(2);
  }
}

串口模块

       串口模块主要是接收串口发来的信息，并判断是否为“？”,是则发送商品单价。串口的另外一个功能在按键模块中实现。

void uart_rx_proc()
{
  if(rx_pointer>0)
  {
    if(rx_pointer==1)
    {
      char temp[20];
      sprintf(temp,"X:%.2f,Y:%.2f\n",X_price,Y_price);
      HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)temp,strlen(temp),50);
    }
    else 
    {
        char temp[20];
        sprintf(temp,"Error");
        HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)temp,strlen(temp),50);
    }
    rx_pointer=0;memset(rxdata,0,30);
  }
}

LCD模块

       显示各种参数变量，要注意每一行每一列的显示都要与赛题中的位置一样。

void disp_proc()
{
  if(view==0)
  {
    char text[30];
    sprintf(text,"        SHOP   ");
    LCD_DisplayStringLine(Line1, (uint8_t *)text);
    
    sprintf(text,"     X:%d    ",X_shop);
    LCD_DisplayStringLine(Line3, (uint8_t *)text);
    
    sprintf(text,"     Y:%d    ",Y_shop);
    LCD_DisplayStringLine(Line4, (uint8_t *)text);
  }
  else if(view==1)
  {
    char text[30];
    sprintf(text,"        PRICE    ");
    LCD_DisplayStringLine(Line1, (uint8_t *)text);
    
    sprintf(text,"     X:%.2f    ",X_price);
    LCD_DisplayStringLine(Line3, (uint8_t *)text);
    
    sprintf(text,"     Y:%.2f    ",Y_price);
    LCD_DisplayStringLine(Line4, (uint8_t *)text);
      
  }
  else if(view==2)
  {
    char text[30];
    sprintf(text,"        REP    ");
    LCD_DisplayStringLine(Line1, (uint8_t *)text);
    
    sprintf(text,"     X:%d    ",X_rep);
    LCD_DisplayStringLine(Line3, (uint8_t *)text);
    
    sprintf(text,"     Y:%d    ",Y_rep);
    LCD_DisplayStringLine(Line4, (uint8_t *)text);
  }
}

中断模块

       中断模块中包含按键的扫描，PWM占空比改变，库存为零后的LED灯闪烁与确认购买后LED灯５秒长亮。