蓝桥杯第16届单片机

yoyobravery2026-04-11 8:39

code

code 是一个特定的扩展关键字。

它的意思是：将这些数据存储在程序存储器（ROM / Flash）中，而不是数据存储器（RAM）中。

为什么要用 code？

节省宝贵的RAM：51单片机的RAM空间非常小，而ROM空间相对较大。

你代码里的 seg_wei（数码管位选）和 seg_duan（数码管段选）都是查表用的固定数据，在程序运行过程中绝对不会被修改。

EEPROM的底层

复制代码 
//1+2+2
////while+5
//void ee_write(unsigned char *str,unsigned char addr,unsigned char num)
//{
//	EA=0;
//	I2CStart();
//	I2CSendByte(0xa0);
//	I2CWaitAck();
//	
//	I2CSendByte(addr);
//	I2CWaitAck();
//	
//	while(num--)
//	{
//		I2CSendByte(*str++);
//		I2CWaitAck();
//		I2C_Delay(200);
//	}
//	I2CStop();
//	
//	EA=1;
//	I2C_Delay(255);
//	I2C_Delay(255);
//	I2C_Delay(255);
//	I2C_Delay(255);
//}

最好还是保持第一种写法（把 EA=1 放在 I2CStop() 后面，延时函数的前面）。

下面是具体的原理解释：

  1. 为什么会有这4个 I2C_Delay(255)？

当你调用 I2CStop() 后，单片机确实已经把数据发给 EEPROM (AT24C02) 了。但是，EEPROM 把接收到的数据搬运并烧写到它内部的存储介质中，是需要物理时间的（这个时间叫"页写周期"，通常是 5 毫秒左右）。

这4个 I2C_Delay(255) 就是为了让单片机"傻等"这 5 毫秒，保证 EEPROM 写完，以免紧接着进行下一次读写时失败。

  1. 为什么 EA=1 要放在延时前面？

  • 保护通信时序： EA=0 关闭中断是为了保护前面 I2CStart 到 I2CStop 的通信过程。因为软件模拟 I2C 的时序很严格，不能被定时器中断打断，否则会导致通信失败。

  • 释放 CPU 响应能力： 通信一旦结束（I2CStop执行完），时序就不再需要保护了！此时立刻 EA=1 打开总中断，那么在单片机"傻等"这 5 毫秒的过程中，定时器中断依然可以正常工作。

如果你把 EA=1 放到了最后面：

  • 意味着在这长达 5 毫秒的延时等待中，单片机的总中断 EA 依然是关闭状态。

  • 后果： 所有的定时器中断、串口中断全都会被挂起卡住。如果是做蓝桥杯比赛或者带有数码管的开发板，你会发现每次往 EEPROM 写数据时，数码管都会明显闪烁或抖动一下（因为数码管有 5 毫秒没被点亮或没被切换），同时这期间如果串口有数据发过来，也可能会漏接。

    //void ee_read(unsigned char *str,unsigned char addr,unsigned char num)
    //{
    // EA=0;
    //
    // I2CStart();
    // I2CSendByte(0xa0);
    // I2CWaitAck();
    //
    // I2CSendByte(addr);
    // I2CWaitAck();
    //
    // I2CStart();
    // I2CSendByte(0xa1);
    // I2CWaitAck();
    //
    // while(num--)
    // {
    // *str++=I2CReceiveByte();
    // if(num)I2CSendAck(0);
    // else I2CSendAck(1);
    // }
    // I2CStop();
    //
    // EA=1;
    //}

这完全取决于你在代码里是把 35 当作"数字"存，还是当作"字符（文本）"存。

但在单片机编程（尤其是蓝桥杯等比赛）中，99% 的情况下 num 应该等于 1。

  1. 为什么 num = 1 是对的？（当作数字存）

在C语言中，一个 unsigned char（无符号字符型/单字节）可以存储的大小范围是 0 到 255。 你的数字是 35，它完全可以被塞进一个字节里。

复制代码 
unsigned char val = 35;
ee_write(&val, 0x00, 1); // 存的时候，num写1，只占用EEPROM的一个地址
ee_read(&val, 0x00, 1);  // 读的时候，num写1，直接读出35

当 num=1 时，循环体刚好只执行了 1 次，完美读出 1 个字节。

  1. 网课博主为什么说 num = 2？（当作字符存）

博主的情况是把 35 当成了字符串 "35"，也就是把它拆成了字符 '3' 和字符 '5'。 在计算机里，字符 '3' 的ASCII码是十进制的 51，字符 '5' 的ASCII码是 53。

复制代码 
unsigned char str[2] = {'3', '5'}; // 这是一个数组，占2个字���
ee_write(str, 0x00, 2); // num等于2，占用EEPROM的两个地址

这种写法每次存入一个字符，循环体内执行 2 次。？？？

总结建议

如果你只是想记录一个传感器数据、设定阈值（比如温度上限 35 度），绝对应该用 num=1，把它当数字存。这样不仅省空间，读出来以后可以直接用来做加减乘除计算。如果拆成字符存，读出来还得自己写代码把 '3' 和 '5' 拼成数字 35，纯属脱裤子放屁。

sys_init() 不需要加时序保护（EA=0 和 EA=1）

关键在于你调用它的位置。

你把 sys_init() 放在了 main() 函数的开头，并且在 Timer1_Init() 和 Timer0_Init() 之前。

这个时候，你的定时器根本还没有开始工作，单片机的总中断（EA）通常也还是默认关闭状态。既然没有任何中断会打断它，自然就不存在"保护"的需求，它安安静静地按顺序执行完就行了。

超声波底层

复制代码 
//产生8个40kHZ的脉冲
void wave_init()
{//50%的占空比，25us就是40khz
	unsigned char i;
	EA=0;//关闭总中断，防止中断打断
	
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		Tx=1;
		Delay12us();
		Tx=0;
		Delay12us();
	}
      EA=1;
}

这段代码是专门用来驱动超声波发送探头（Tx）发射超声波的。

超声波测距的原理是：发射头发出声波，遇到障碍物反弹，接收头收到声波。为了让这个过程顺利进行，发射的声波必须满足特定的物理和硬件要求。

  1. 为什么是 40kHz？为什么延时 12us？

你板子上的超声波发射探头，它的硬件物理共振频率是 40kHz。也就是说，只有你给它提供 40kHz 的方波电信号，它才能把电能最大化地转换成超声波发出去（偏高或偏低都会导致发不出声音或距离极短）。

  • 计算周期：频率 f=40,000 Hz，那么一个完整的周期时间 T=1/40000=0.000025 秒=25 微秒(us)。

  • 50%占空比：一个周期内，高电平和低电平的时间各占一半，即 25 us/2=12.5 us。

  • 代码实现：代码里写了 Tx=1; Delay12us(); Tx=0; Delay12us();

  • 虽然延时函数是 12us，但是单片机执行 Tx=1、Tx=0 以及 for 循环本身也需要耗费零点几微秒的时间。加起来刚好约等于 12.5us 的高电平和 12.5us 的低电平，凑成完美的 25us（40kHz）。

  1. 为什么是循环 8 次？（for(i=0;i<8;i++)）

这是超声波测距的行业标准做法：

  1. 为什么计算公式是 time * 0.017？（重点！）

这是一个非常经典的物理公式简化：距离 = 速度 × 时间 ÷ 2（因为声音是一去一回，算单程距离要除以 2）。

  1. CF标志位是干什么的？（硬件超时保护）

CF 是这个定时器（PCA）的溢出标志位。

  • 如果发的脉冲太少（比如只发1、2个）：声波能量太弱，跑不远，接收头可能听不到回声。

  • 如果发的脉冲太多（比如发20个）：发射时间太长，导致前面的声波已经撞到近处障碍物弹回来了，你探头还在发，这叫"余震盲区变大"，会导致测不到近距离的物体。

复制代码 
  unsigned int distance(void)
  {
  	unsigned  int time;//16位用int
  	CH = CL=0;//定时器从0开始计时
  	CMOD=0X00;//配置成16位不自动重装模式
  	

  	wave_init();//发送一个超声波脉冲
  	//超声波模块发完波后，RX会由低电平变为高电平
  	//如果硬件响应较慢，RX还没来得及拉高
  	
  	CR=1;//开始计时
  	while((Rx==1)&&(CF==0));//等待超声波接收信号
  	//RX==1没收到回波
  	//CF==0没超时
  	CR=0;//关闭定时器，停止计时
  	
  	if(CF==0)//CF==0没超时，成功收到回波
  	{
  		time = (CH<<8)|CL;
  		return (time*0.017);
  	}
  	else//CF==1超时了，没收到回波
  	{
  		CF = 0;//把超时标志清零
  		return 0;//返回0，代表测距失败
  	
  	}

  }
  1. 它是如何"掐秒表"的？

  • 清零秒表： CH = CL = 0; 和 CMOD = 0x00; 就是把单片机内部的一个 16 位硬件定时器（在这里用的是 PCA 模块）清零，并配置好工作模式，准备开始计"滴答"声。

  • 发令枪响： wave_init() 发出超声波，相当于开枪。

  • 按下秒表： CR = 1; 让定时器开始疯狂计数（每过 1 微秒，也就是 1us，定时器里的数字就加 1）。

  • 声音的速度： 在常温空气中，声速大约是 340m/s。把它换算成厘米和微秒（因为单片机计时的单位是微秒）：340m/s=34000cm/s=0.034cm/us。

  • 计算推导：

    • 总距离 = time (微秒) × 0.034 (厘米/微秒)

    • 单程距离 = (time × 0.034) ÷ 2

    • 简化后 = time * 0.017

  • 结论： 只要你把计时器计出来的数字，乘以 0.017，得出的结果直接就是厘米(cm)。

  • 这个定时器是 16 位的，它能计数的最大范围是 0 到 65535。

  • 如果超声波探头前面完全没有障碍物，或者对着天空发，声波一去不复返。Rx 就会一直持高电平（1）。

  • 如果没有 CF==0 这个限制，单片机就会永远卡在 while(Rx==1) 里面死机

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