蓝桥杯单片机学习笔记（十二）：V2026 大模板构建（上）

210Brian2026-05-21 8:34

蓝桥杯单片机学习笔记（十二）：V2026 大模板构建（上）

温馨提示：本文内容源自米醋电子工作室培训课，由本人学习、整理并补充说明。

本文面向已经学过"调度器大模板"的同学，也尽量照顾刚入门的小白。你可以把这篇笔记理解成一次"模板升级"：原来的模板像一辆能跑的自行车，V2026 模板则是在保留车架的基础上，换上了更适合国赛复杂路况的变速器和刹车系统。

这里附上调度器模板的链接：---调度器模板教学

目录

  • 一、前言：为什么要升级模板
  • 二、LED、蜂鸣器、继电器、电机
  • 三、数码管显示
  • [四、初始化底层 Init](#四、初始化底层 Init)
  • [五、按键底层 Key：从"单键值"升级为"16 位状态图"](#五、按键底层 Key：从“单键值”升级为“16 位状态图”)
  • [六、NE555 频率测量：屏蔽 P34 与缩短测量周期](#六、NE555 频率测量：屏蔽 P34 与缩短测量周期)
  • [七、PWM 调光：把 LED 处理合并到显示处理思路中](#七、PWM 调光：把 LED 处理合并到显示处理思路中)
  • [八、温度底层 onewire：DS18B20 读取与分辨率设置](#八、温度底层 onewire：DS18B20 读取与分辨率设置)
  • [九、本篇小结：V2026 模板的核心变化](#九、本篇小结：V2026 模板的核心变化)

一、前言：为什么要升级模板

这次的 V2026 大模板 是在之前"调度器模板"的基础上做的进一步优化，主要目标是应对蓝桥杯国赛中更复杂、更容易"卡边界"的题目。

如果说省赛模板更像一套"标准厨房工具"------锅、铲、刀都能用，做一般菜完全够用；那么国赛模板更像"专业后厨工作台"------不仅工具更全，还要考虑多人同时操作、火候更细、出菜更快。

换到单片机模板里，就是：

  • 按键不再只考虑"一个键按下"，而是要能表示 多个按键同时按下；
  • NE555 测频不再只追求"能测出来"，还要考虑测评系统的时间窗口；
  • 温度读取不再只写基础函数，还要考虑上电初值、分辨率和稳定性；
  • LED、数码管、按键、外设控制之间的调度关系要更加清晰。

本文会重点标注相较旧模板的变化。如果你已经学过之前的调度器大模板，可以优先看 "改动" 部分；如果你是小白，也可以从头阅读，把每个模块当成一块积木来理解。

二、LED、蜂鸣器、继电器、电机

本部分较之前模板基本无变化，仍然使用锁存器控制外设。

可以把 P0 想象成"数据传送带"，P2 的高三位则像"仓库门牌号"：

我们先把数据放到 P0 上，再通过 P2 选择对应的锁存器，把数据送进正确的"仓库"。

蓝桥杯单片机开发板常用的几个锁存器地址大致可以这样记：

外设 常见锁存器选择 作用理解
LED 0x80 把 P0 上的数据锁存到 LED 控制端
蜂鸣器/继电器/电机等 0xa0 把 P0 上的数据锁存到 ULN2003 等驱动控制端
数码管位选 0xc0 选择第几个数码管亮
数码管段选 0xe0 选择数码管显示什么内容

小白提示 ：
P2 = P2 & 0x1f | 0x80; 的意思是：保留 P2 低 5 位，把高 3 位改成锁存器地址。

因为 C 语言中 & 的优先级高于 |，所以它等价于：
P2 = (P2 & 0x1f) | 0x80;

代码

c 复制代码 
//Led.c
#include "Led.h"

idata unsigned char temp_1 = 0x00;
idata unsigned char temp_1_old = 0xff;

void Led_Disp(unsigned char *ucLed)
{
	temp_1 = 0x00;

	// 将 Led_Buf[0] ~ Led_Buf[7] 这 8 个开关状态压缩成一个字节
	// ucLed[0] 对应最低位，ucLed[7] 对应最高位
	temp_1 = ucLed[0] << 0 | ucLed[1] << 1 | ucLed[2] << 2 | ucLed[3] << 3 |
					 ucLed[4] << 4 | ucLed[5] << 5 | ucLed[6] << 6 | ucLed[7] << 7;

	// 只有当 LED 状态发生变化时才刷新锁存器，减少无意义写入
	if(temp_1 != temp_1_old)
	{
		P0 = ~temp_1;              // LED 通常为低电平点亮，所以这里取反
		P2 = P2 & 0x1f | 0x80;    // 选择 LED 锁存器
		P2 &= 0x1f;               // 关闭锁存器选择
		temp_1_old = temp_1;      // 保存本次状态
	}
}

void Led_Off()
{
	P0 = 0xff;                    // 全部熄灭
	P2 = P2 & 0x1f | 0x80;
	P2 &= 0x1f;
	temp_1_old = 0x00;
}

idata unsigned char temp_2 = 0x00;
idata unsigned char temp_2_old = 0x00;
// 注意：此处的 temp_2_old 由 0xff 修改为 0x00
// 这样上电后 temp_2 与 temp_2_old 初值一致，避免无必要的第一次刷新

//蜂鸣器
void Beep(bit enable)
{
	if(enable) 
		temp_2 |= 0x40;       // 需要蜂鸣器时，将对应位置 1
	else
		temp_2 &= ~0x40;      // 不需要蜂鸣器时，将对应位清 0
	//需要某一位，把某一位或1，不需要某一位，把某一位与0

	if(temp_2 != temp_2_old)
	{
		P0 = temp_2;
		P2 = P2 & 0x1f | 0xa0;
		P2 &= 0x1f;
		temp_2_old = temp_2;
	}
}

//继电器
void Relay(bit enable)
{
	if(enable) 
		temp_2 |= 0x10;
	else
		temp_2 &= ~0x10;
	//需要某一位，把某一位或1，不需要某一位，把某一位与0

	if(temp_2 != temp_2_old)
	{
		P0 = temp_2;
		P2 = P2 & 0x1f | 0xa0;
		P2 &= 0x1f;
		temp_2_old = temp_2;
	}
}

//电机
void MOTOR(bit enable)
{
	if(enable) 
		temp_2 |= 0x20;
	else
		temp_2 &= ~0x20;
	//需要某一位，把某一位或1，不需要某一位，把某一位与0

	if(temp_2 != temp_2_old)
	{
		P0 = temp_2;
		P2 = P2 & 0x1f | 0xa0;
		P2 &= 0x1f;
		temp_2_old = temp_2;
	}
}

//Led.h
#include <STC15F2K60S2.H>

void Led_Disp(unsigned char *ucLed);
void Led_Off();
void Beep(bit enable);
void Relay(bit enable);
void MOTOR(bit enable);

本模块理解重点

1. temp_1 和 temp_1_old 的作用

这两个变量像"当前照片"和"上一张照片"。

  • temp_1：本次准备显示的 LED 状态；
  • temp_1_old：上一次已经显示出去的 LED 状态。

如果两张照片一样，就没必要重新拍一遍、传一遍；如果不一样，才重新刷新 LED。

这样写的好处是：减少对锁存器的重复操作，让程序更稳定、更省时间。

2. 蜂鸣器、继电器、电机共用 temp_2

蜂鸣器、继电器和电机都挂在同一组驱动控制位上，所以不能每次只管自己，否则容易出现"开蜂鸣器时把继电器状态冲掉"的问题。
temp_2 就像一个总开关面板，每一位控制一个设备：

位值 含义
0x10 继电器
0x20 电机
0x40 蜂鸣器

使用 |= 是"只打开某一个开关，不影响其他开关"；使用 &= ~ 是"只关闭某一个开关，不影响其他开关"。

三、数码管显示

本部分较之前模板无变化。

数码管显示可以理解成"快速轮流点亮"：人的眼睛有视觉暂留，只要刷新足够快，看起来就像 8 个数码管同时亮着。

数码管显示通常分为两步：

  1. 位选：选择第几个数码管亮；
  2. 段选：选择这个数码管显示什么数字或符号。

就像在教室里点名：先叫"第 3 排第 2 个同学"，再告诉他"你举数字 8 的牌子"。

代码

c 复制代码 
//Seg.c
#include "Seg.h"

// 共阳数码管段码表
// 0~9 分别显示数字 0~9，最后一个 0xff 表示空白
pdata unsigned char Seg_Dula[] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff
																 };

void Seg_Disp(unsigned char wela,unsigned char dula,bit point)
{
	//消影
	// 切换数码管之前，先让段码全灭，避免上一位的残影带到下一位
	P0 = 0xff;
	P2 = P2 & 0x1f | 0xe0;
	P2 &= 0x1f;

	// 位选：选择第 wela 个数码管
	P0 = 0x01 << wela;
	P2 = P2 & 0x1f | 0xc0;
	P2 &= 0x1f;

	// 段选：决定当前数码管显示的内容
	P0 = Seg_Dula[dula];
	if(point)
		P0 &= 0x7f;             // 小数点通常对应最高位，清 0 点亮小数点
	P2 = P2 & 0x1f | 0xe0;
	P2 &= 0x1f;
}

//Seg.h
#include <STC15F2K60S2.H>

void Seg_Disp(unsigned char wela,unsigned char dula,bit point);

本模块理解重点

1. 为什么要"消影"

如果不先消影，数码管从一位切到下一位时，上一位的段码可能还残留在总线上。

这就像投影仪换 PPT 时上一页还没完全消失，下一页已经出现，会看到一瞬间的重影。

所以模板里先执行：

c 复制代码 
P0 = 0xff;
P2 = P2 & 0x1f | 0xe0;
P2 &= 0x1f;

这一步相当于先把黑板擦干净，再写下一位的内容。

2. Seg_Dula[10] = 0xff 的意义

0xff 表示所有段都不亮，也就是空白。

在实际题目中，如果某一位不想显示内容，可以把 Seg_Buf[i] 设置为 10，让该位熄灭。

四、初始化底层 Init

初始化函数的任务很简单：
上电后先把所有外设恢复到安全状态。

小白可以把它理解成开机前的"整理桌面"：

  • LED 全灭；
  • 蜂鸣器不响；
  • 继电器不吸合；
  • 电机不转。

这样做可以避免单片机刚上电时，因为锁存器状态不确定导致外设乱动。

代码

c 复制代码 
//Init.c
#include "Init.h"

void System_Init()
{
	// 关闭 LED
	P0 = 0xff;
	P2 = P2 & 0x1f | 0x80;
	P2 &= 0x1f;

	// 关闭蜂鸣器、继电器、电机等外设
	P0 = 0x00;
	P2 = P2 & 0x1f | 0xa0;
	P2 &= 0x1f;
}

//Init.h
#include <STC15F2K60S2.H>

void System_Init();

本模块理解重点

初始化函数建议放在 main() 的最开始执行。

一般结构可以理解为：

c 复制代码 
void main()
{
	System_Init();     // 先关掉不该乱动的外设
	Timer_Init();      // 再打开定时器等核心功能

	while(1)
	{
		Key_Proc();
		Seg_Proc();
		// 其他任务函数
	}
}

它就像比赛开始前检查工具箱：

如果一开始工具就是乱的，后面再精妙的逻辑也容易出问题。

五、按键底层 Key：从"单键值"升级为"16 位状态图"

本部分是 V2026 模板的重要改动之一。

1. 为什么要改按键底层

旧模板中，按键通常返回一个单独的键值，例如：

  • S4 返回 4；
  • S5 返回 5；
  • S15 返回 15。

这种写法适合"每次只按一个键"的场景。

但是国赛题目可能出现更复杂的要求，例如：

  • 检测两个键同时按下；
  • 判断不同行、不同列按键组合；
  • 用组合键进入设置界面；
  • 用长按 + 短按实现不同功能。

这时候，如果仍然只返回一个键值，就像只给你一张"单人照片"，无法表达"合影"。

V2026 模板改成返回 unsigned int，本质上就是给 16 个按键拍一张"全家福"：哪个键按下，哪个位置就标 1。

2. 16 位按键状态的理解

按键一共有 16 个，而 C51 中 unsigned int 通常为 16 位，所以刚好可以用 16 个二进制位表示 16 个按键：

text 复制代码 
0000 0000 0000 0000

在新模板中，这串数字 从右往左 对应：

text 复制代码 
S4  S5  S6  S7  S8  S9  S10  S11  S12  S13  S14  S15  S16  S17  S18  S19

也就是说：

按键 对应位 二进制权值 十进制值
S4 bit0 1 << 0 1
S5 bit1 1 << 1 2
S6 bit2 1 << 2 4
S7 bit3 1 << 3 8
S8 bit4 1 << 4 16
S9 bit5 1 << 5 32
S10 bit6 1 << 6 64
S11 bit7 1 << 7 128
S12 bit8 1 << 8 256
S13 bit9 1 << 9 512
S14 bit10 1 << 10 1024
S15 bit11 1 << 11 2048
S16 bit12 1 << 12 4096
S17 bit13 1 << 13 8192
S18 bit14 1 << 14 16384
S19 bit15 1 << 15 32768

例如：

text 复制代码 
0000 1000 0000 0000

代表 bit11 为 1，也就是 S15 被按下 ，换算成十进制就是 2048。

如果 S15 和 S4 同时按下：

text 复制代码 
0000 1000 0000 0001

换算成十进制就是：

text 复制代码 
2048 + 1 = 2049

这就是多键同按的核心思想。

重要提醒 ：

如果键码值可能大于 255，那么 Key_Val、Key_Down、Key_Up、Key_Old 这几个按键专用变量都应该使用 unsigned int。

如果仍然使用 unsigned char，高 8 位会丢失，S12~S19 这部分按键就可能判断错误。

3. 示例写法说明

如果想判断 S15 是否刚刚按下，可以写：

c 复制代码 
if(Key_Down == 2048) // 此行代表按下 S15
{
    // 写你按键需要操作的语句
}

如果想判断 S15 和 S4 是否同时刚刚按下，可以写：

c 复制代码 
if(Key_Down == 2049) // S15 + S4 同时按下
{
    // 写组合键对应的操作
}

如果想让代码更直观，也可以使用位移写法：

c 复制代码 
if(Key_Down == (1 << 11)) // S15
{
    // S15 按下
}

if(Key_Down == ((1 << 11) | (1 << 0))) // S15 + S4
{
    // S15 和 S4 同时按下
}

这种写法不需要自己手算 2048、2049，可读性更好。

4. 底层代码

c 复制代码 
//Key.c
#include "Key.h"

unsigned int Key_Read()
{
	unsigned int Key_State = 0;

	// 第一列扫描：拉低 P44，其余列拉高
	P44 = 0;P42 = 1;P35 = 1;P34 = 1;
	if(P33 == 0) Key_State |= (1 << 0);
	if(P32 == 0) Key_State |= (1 << 1);
	if(P31 == 0) Key_State |= (1 << 2);
	if(P30 == 0) Key_State |= (1 << 3);

	// 第二列扫描：拉低 P42
	P44 = 1;P42 = 0;P35 = 1;P34 = 1;
	if(P33 == 0) Key_State |= (1 << 4);
	if(P32 == 0) Key_State |= (1 << 5);
	if(P31 == 0) Key_State |= (1 << 6);
	if(P30 == 0) Key_State |= (1 << 7);

	// 第三列扫描：拉低 P35
	P44 = 1;P42 = 1;P35 = 0;P34 = 1;
	if(P33 == 0) Key_State |= (1 << 8);
	if(P32 == 0) Key_State |= (1 << 9);
	if(P31 == 0) Key_State |= (1 << 10);
	if(P30 == 0) Key_State |= (1 << 11);

	// 第四列扫描：拉低 P34
	P44 = 1;P42 = 1;P35 = 1;P34 = 0;
	if(P33 == 0) Key_State |= (1 << 12);
	if(P32 == 0) Key_State |= (1 << 13);
	if(P31 == 0) Key_State |= (1 << 14);
	if(P30 == 0) Key_State |= (1 << 15);

	// 扫描结束后恢复空闲状态
	P44 = 1;P42 = 1;P35 = 1;P34 = 1;

	return Key_State;
}

5. Key_Proc() 中的按键边沿判断

c 复制代码 
//Main中的Key_Proc:
/* 按键处理函数 */
void Key_Proc()
{
	if(Key_Slow_Down < 10) return;
	Key_Slow_Down = 0;

	if(P30 == 0) return;
	Key_Val = Key_Read();
	if(P30 == 0) return;

	Key_Down = Key_Val & (Key_Val ^ Key_Old);
	Key_Up = ~Key_Val & (Key_Val ^ Key_Old);
	Key_Old = Key_Val;  

	if(Key_Down == 1)//按键4
		Seg_Buf[0] = 4;
	if(Key_Down == 32768)
		Seg_Buf[0] = 10;

}

6. Key_Down、Key_Up、Key_Old 怎么理解

这三行是按键处理中非常经典的"边沿检测"：

c 复制代码 
Key_Down = Key_Val & (Key_Val ^ Key_Old);
Key_Up = ~Key_Val & (Key_Val ^ Key_Old);
Key_Old = Key_Val;

可以把它理解成比较"这一帧照片"和"上一帧照片"。

变量 含义 类比
Key_Val 当前按键状态 现在拍到的照片
Key_Old 上一次按键状态 上一张照片
Key_Down 新按下的键 照片里新出现的人
Key_Up 新松开的键 照片里刚离开的人

Key_Val ^ Key_Old 用来找变化的位；

再与 Key_Val 相与，就能找到"从 0 变成 1"的位，也就是新按下的按键；

再与 ~Key_Val 相与，就能找到"从 1 变成 0"的位，也就是刚松开的按键。

六、NE555 频率测量：屏蔽 P34 与缩短测量周期

本部分也是 V2026 模板中的重点改动。

1. 为什么 NE555 要屏蔽 P34

在蓝桥杯单片机开发板中，NE555 测频通常会用到 T0 计数输入，而相关信号会接到 P34。

如果矩阵键盘扫描时仍然反复操作 P34，就会干扰 NE555 的计数。

这就像你正在数门口进来了几个人，旁边有人不断开关门、拍门、挡门，那么你数出来的人数就很容易不准。

因此，在使用 NE555 测频时，需要把按键扫描中涉及 P34 的部分屏蔽掉。

2. 屏蔽 P34 后的按键扫描代码

c 复制代码 
#include "Key.h"

unsigned int Key_Read()
{
	unsigned int Key_State = 0;

	// 使用 NE555 测频时，P34 要留给 T0 计数输入，因此不再参与矩阵键盘扫描
	P44 = 0;P42 = 1;P35 = 1;//P34 = 1;
	if(P33 == 0) Key_State |= (1 << 0);
	if(P32 == 0) Key_State |= (1 << 1);
	if(P31 == 0) Key_State |= (1 << 2);
	if(P30 == 0) Key_State |= (1 << 3);

	P44 = 1;P42 = 0;P35 = 1;//P34 = 1;
	if(P33 == 0) Key_State |= (1 << 4);
	if(P32 == 0) Key_State |= (1 << 5);
	if(P31 == 0) Key_State |= (1 << 6);
	if(P30 == 0) Key_State |= (1 << 7);

	P44 = 1;P42 = 1;P35 = 0;//P34 = 1;
	if(P33 == 0) Key_State |= (1 << 8);
	if(P32 == 0) Key_State |= (1 << 9);
	if(P31 == 0) Key_State |= (1 << 10);
	if(P30 == 0) Key_State |= (1 << 11);
//	
//	P44 = 1;P42 = 1;P35 = 1;//P34 = 0;
//	if(P33 == 0) Key_State |= (1 << 12);
//	if(P32 == 0) Key_State |= (1 << 13);
//	if(P31 == 0) Key_State |= (1 << 14);
//	if(P30 == 0) Key_State |= (1 << 15);

	P44 = 1;P42 = 1;P35 = 1;//P34 = 1;

	return Key_State;
}

3. 屏蔽 P34 后有什么影响

屏蔽 P34 后，矩阵键盘中与 P34 相关的那一列按键就不再扫描。

也就是说，原本 16 个按键中有一列会暂时无法使用。

在比赛中这并不一定是问题，因为题目通常不会要求同时使用所有矩阵按键和 NE555 频率测量。

但写程序时要有这个意识：

使用 NE555 测频时，P34 更像"专用跑道"，不要再让按键扫描也来占用这条跑道。

4. 为什么从 1s 测频改成约 200ms 测频

旧模板可能使用 1s 测一次频率。

这样做的优点是思路简单：1 秒内数到多少个脉冲，频率就是多少 Hz。

但是在 4T 测评环境下，测评系统对响应时间要求更严格。

如果你 1s 才更新一次频率，可能出现这种情况：

  • 测评系统已经开始检查答案；
  • 你的程序还在等 1s 计数周期结束；
  • 结果显示值还没刷新出来；
  • 测评就判定错误。

因此，新模板将测量窗口缩短到约 200ms。

200ms 内数到的脉冲数乘以 5，就近似得到 1s 内的脉冲数，也就是频率值。

5. 变量声明

c 复制代码 
//变量声明区域
pdata unsigned int Freq = 0;
pdata unsigned char Timer_200ms = 0;

这里需要两个变量：

变量 作用
Freq 存放最终频率值
Timer_200ms 用于累计定时器中断次数，形成约 200ms 的时间窗口

6. 定时器 1 中断中的频率测量

c 复制代码 
/* 定时器1中断服务函数 */
void Timer1_Isr(void) interrupt 3
{
    //频率测量相关内容
	if(++Timer_200ms > 198)
	{
		Freq = (TH0 << 8) | TL0;
		Timer_200ms = 0;
		Freq *= 5;
		TH0 = TL0 = 0;
	}

}

7. 这段代码的两个关键点

关键点一：为什么是 > 198，不是 >= 200

如果定时器 1 是 1ms 进入一次中断，那么理论上 200 次就是 200ms。

但是中断函数内部不可能只有这一段频率测量代码，前后可能还有数码管刷新、PWM、计时变量更新等内容。

也就是说，程序走到这段测频代码时，可能已经消耗了一点时间。

把判断条件写成 > 198，是为了给这部分执行时间留一点余量。

这就像赶火车：

如果车票写着 10:00 发车，你最好 9:58 就到站台，而不是 10:00:00 才冲进检票口。

关键点二：为什么先赋给 Freq，再 Freq *= 5

代码写成：

c 复制代码 
Freq = (TH0 << 8) | TL0;
Freq *= 5;

而不是直接写成：

c 复制代码 
Freq = ((TH0 << 8) | TL0) * 5;

这样写的目的，是让计数值先进入 unsigned int 类型的 Freq 中，再进行乘法。

在 C51 里，类型宽度比较敏感，如果表达式在较小类型中运算，可能有溢出风险。

补充提醒 ：

如果频率特别高，200ms 内的计数值乘以 5 后仍然可能超过 unsigned int 的范围。

不过蓝桥杯常见 NE555 测频范围通常不会无限大，模板这样写主要是为了兼顾速度和够用性。

如果以后做更高频率测量，可以考虑使用更大范围的数据类型，或者缩短测量窗口。

8. 硬件连接别忘了

测量 NE555 频率时，一定要记住：

把 P34 和 SIGNAL 用跳线帽接在一起。

如果没有接跳线帽，程序再正确也读不到信号。

这就像你写好了收音机程序，但天线没接上，自然收不到电台。

七、PWM 调光：把 LED 处理合并到显示处理思路中

在新模板中，Led_Proc() 合并到了 Seg_Proc() 中。

这样做的原因是：Seg_Proc() 通常负责获取和整理显示相关的信息，而 LED 的显示状态往往依赖这些信息。

既然 LED 状态要在信息处理之后才能确定，就没有必要再单独开一个函数，合并后结构更紧凑。

可以这样理解：

  • Seg_Proc() 像"总调度员"，负责整理当前界面、数据显示、状态变量；
  • LED 显示像"指示灯"，通常根据这些状态变量亮灭；
  • 因此把 LED 状态更新放在 Seg_Proc() 里，是比较自然的。

PWM 的基本思想

PWM 调光的核心不是改变 LED 的电压，而是改变"亮的时间占比"。

比如一个周期分成 10 份：

Pwm_Compare 亮的份数 灭的份数 亮度感觉
0 0 10 全灭
2 2 8 较暗
5 5 5 中等
8 8 2 较亮
10 10 0 全亮

这就像水龙头开关：

不是水压变了，而是一段时间内"打开"的比例变了。打开时间越长，平均流出来的水越多；LED 亮的时间越长，人眼感觉就越亮。

代码

c 复制代码 
//定时器1中断处理函数部分
if(++Pwm_Count == 10) Pwm_Count = 0;
	if(Pwm_Compare > Pwm_Count)
		Led_Disp(Led_Buf);
	else
		Led_Off();

本模块理解重点

1. Pwm_Count

Pwm_Count 是周期内的计数器。

它从 0 数到 9，一共 10 个小格子，然后重新回到 0。

2. Pwm_Compare

Pwm_Compare 是比较值，也就是亮度等级。

当：

c 复制代码 
Pwm_Compare > Pwm_Count

成立时，LED 点亮；否则熄灭。

如果 Pwm_Compare = 7，那么在 0~9 这 10 个计数中，有 7 个计数时间 LED 是亮的，亮度大约就是 70%。

3. 为什么 PWM 放在定时器中断里

PWM 需要稳定的时间节拍。

如果放在 while(1) 主循环里，主循环执行快慢会受到按键、显示、传感器读取等影响，亮度就容易抖。

放在定时器中断里，相当于让节拍器来控制亮灭，节奏会更稳。

八、温度底层 onewire：DS18B20 读取与分辨率设置

本部分是新模板另一个重点改动。

DS18B20 是蓝桥杯中常见的 1-Wire 温度传感器。

它的通信方式可以理解成"单线传纸条"：主机和传感器只通过一根数据线交流，所以时序要求比较严格。

1. 温度读取底层改动

c 复制代码 
float Temperature_Read()
{
	unsigned char high1,low1,high2,low2;

	init_ds18b20();
	Write_DS18B20(0xcc);
	Write_DS18B20(0x44);

	do{
		init_ds18b20();
		Write_DS18B20(0xcc);
		Write_DS18B20(0xbe);
		low1 = Read_DS18B20();
		high1 = Read_DS18B20();

		init_ds18b20();
		Write_DS18B20(0xcc);
		Write_DS18B20(0xbe);
		low2 = Read_DS18B20();
		high2 = Read_DS18B20();
	}while(high1 != high2 || low1 != low2);

	return (float)(high1 << 8 | low1) * 0.0625f;
}

2. 为什么旧模板可能第一次显示 85°C

很多同学第一次调 DS18B20 时，会遇到上电后第一次读取显示 85°C ，第二次才正常。

更准确地说，85°C 常见于 DS18B20 上电后温度寄存器的默认值。如果程序发起温度转换后没有等转换完成，就立刻读取温度寄存器，就可能读到这个默认值或上一次的旧值。

这就像你刚让同学去量体温，结果他温度计还没拿回来，你就先翻了他的旧记录本，自然可能读到旧数据。

本模板的思路是连续读取两次 scratchpad 中的温度低字节和高字节，只有两次读数一致时才返回结果。

这样做可以在一定程度上规避读数跳变或通信不稳定问题。

重要补充 ：

这段代码"连续两次读到相同值再返回"，可以提高读数稳定性，但它并不完全等价于"等待本次温度转换完成"。

如果想写得更加严格，可以把"启动转换"和"读取结果"拆成两个步骤，或者按照当前分辨率等待足够的转换时间。

3. 0xcc、0x44、0xbe 分别是什么意思

指令 名称 作用
0xcc Skip ROM 跳过 ROM 匹配，适合总线上只有一个 DS18B20 的情况
0x44 Convert T 启动温度转换
0xbe Read Scratchpad 读取暂存器数据

通俗理解：

text 复制代码 
0xcc：这里就你一个传感器，我不点名了。
0x44：你现在去测温。
0xbe：把你暂存器里的结果发给我。

4. 温度换算为什么乘 0.0625f

在 12 位分辨率下，DS18B20 的最低有效位对应 0.0625°C。

所以读取到的原始值需要乘以 0.0625f，才能得到摄氏温度。

例如原始值为 0x0191，十进制是 401：

text 复制代码 
401 × 0.0625 = 25.0625°C

这也是代码最后一行的含义：

c 复制代码 
return (float)(high1 << 8 | low1) * 0.0625f;

小提醒 ：

如果读取负温度，DS18B20 的温度数据采用二进制补码表示。普通比赛题目多数测常温，影响不大；如果题目明确涉及负温度，建议对符号位和补码转换再做专门处理。

5. 温度分辨率设置

新模板新增了温度分辨率设置函数。

DS18B20 支持 9~12 位分辨率。分辨率越高，温度变化看起来越细腻，但转换时间也越长。

这就像拍照片：

  • 低分辨率：拍得快，但细节少；
  • 高分辨率：细节多，但需要更长时间。
位数 分辨率 理论最大转换时间 适用场景
9 位 0.5°C 约 93.75ms 对速度要求高，精度要求低
10 位 0.25°C 约 187.5ms 折中
11 位 0.125°C 约 375ms 较高精度
12 位 0.0625°C 约 750ms 最高精度，转换最慢

纠错说明 ：

常见说法里有人会写"DS18B20 出厂默认 9 位"，但更严谨的说法是：DS18B20 支持 9~12 位可编程分辨率，官方资料中默认上电分辨率为 12 位 。

不过，因为分辨率配置可以写入 EEPROM，不同模块或被别人改写过的芯片可能表现不同。比赛和练习中，最好在初始化时主动设置自己需要的分辨率，减少不确定性。

6. 分辨率设置代码

c 复制代码 
//温度精度设置
void ds18b20_setResoluation(unsigned char res)
{
	unsigned char config;

	switch(res)
	{
		case 0://9位
			config = 0x1f;
		break;
		case 1://10位
			config = 0x3f;
		break;
		case 2://11位
			config = 0x5f;
		break;
		default://12位
			config = 0x7f;
		break;	
	}

	init_ds18b20();
	Write_DS18B20(0xcc);
	Write_DS18B20(0x4e);
	Write_DS18B20(0x00);
	Write_DS18B20(0x00);
	Write_DS18B20(config);

	init_ds18b20();
	Write_DS18B20(0xcc);
	Write_DS18B20(0x48);
}

7. 这段代码在做什么

第一步：根据 res 生成配置字节
c 复制代码 
switch(res)
{
	case 0://9位
		config = 0x1f;
	break;
	case 1://10位
		config = 0x3f;
	break;
	case 2://11位
		config = 0x5f;
	break;
	default://12位
		config = 0x7f;
	break;	
}

config 中的关键是 R1、R0 两个位。

它们决定分辨率：

R1 R0 分辨率
0 0 9 位
0 1 10 位
1 0 11 位
1 1 12 位

因此：

config 含义
0x1f 9 位
0x3f 10 位
0x5f 11 位
0x7f 12 位
第二步：写入 Scratchpad
c 复制代码 
init_ds18b20();
Write_DS18B20(0xcc);
Write_DS18B20(0x4e);
Write_DS18B20(0x00);
Write_DS18B20(0x00);
Write_DS18B20(config);

这里的 0x4e 是 Write Scratchpad 指令。

它后面通常要写 3 个字节：

  1. TH 高温报警值；
  2. TL 低温报警值；
  3. 配置寄存器。

模板中 TH 和 TL 都写成 0x00，重点是写入第三个字节 config。

第三步：复制到 EEPROM
c 复制代码 
init_ds18b20();
Write_DS18B20(0xcc);
Write_DS18B20(0x48);

0x48 是 Copy Scratchpad 指令。

它会把 Scratchpad 中的配置复制到 EEPROM 中。

EEPROM 掉电不丢失，所以设置一次后，下次上电仍然可以保持该配置。

命名小提示 ：

函数名 ds18b20_setResoluation 中的 Resoluation 疑似是 Resolution 的拼写笔误。

为了保持原工程一致，本文不改函数名。实际写工程时，只要 .c 和 .h 中声明、定义、调用保持一致，函数名拼写不会影响编译；但为了可读性，后续新工程建议统一成 ds18b20_setResolution。

九、本篇小结：V2026 模板的核心变化

本篇主要完成了 V2026 大模板中若干底层模块的整理。

整体来看，模板升级的方向可以概括为一句话：

从"能用"升级到"更适合复杂题、更适合测评环境、更适合组合逻辑"。

1. 没有明显变化的模块

模块 状态 说明
LED 基本不变 仍使用锁存器控制，增加状态缓存减少刷新
蜂鸣器 基本不变 与继电器、电机共用 temp_2
继电器 基本不变 通过位操作独立控制
电机 基本不变 通过位操作独立控制
数码管 基本不变 位选 + 段选 + 消影
Init 基本不变 上电关闭外设，保证初始安全

2. 重点变化的模块

模块 改动点 目的
按键 Key 返回值改为 unsigned int 支持 16 位按键状态与多键同按
NE555 屏蔽 P34 避免按键扫描干扰频率计数
NE555 约 200ms 测一次并乘 5 降低 4T 测评等待风险
PWM LED 处理合并进显示/信息处理流程 减少函数分散，让逻辑更集中
DS18B20 两次读取一致再输出 降低上电初值或通信不稳造成的异常显示
DS18B20 增加分辨率设置函数 主动控制精度与转换时间

3. 学习建议

如果你是小白，建议按下面顺序理解：

  1. 先理解锁存器：知道 P0 是数据，P2 是选择；
  2. 再理解数码管动态扫描：位选和段选分开；
  3. 再理解按键位图：16 个按键对应 16 个二进制位；
  4. 再理解定时器中断：定时器是整个模板的节拍器；
  5. 最后理解 NE555、PWM、DS18B20：它们都是建立在定时器和底层 IO 思路之上的应用模块。

模板不是死记硬背的代码堆，而是一套"模块化工具箱"。

比赛时真正重要的不是把每一行都背下来，而是知道：

  • 哪个模块负责什么；
  • 哪些变量必须用 unsigned int；
  • 使用 NE555 时为什么要让出 P34；
  • PWM 为什么要放在定时器中断里；
  • DS18B20 为什么不能刚启动转换就急着读结果；
  • 出现异常显示时应该从硬件连接、跳线帽、定时器、变量类型、刷新周期这些方向排查。

只要把这些逻辑想清楚，模板就不再是一大坨代码，而是一张清晰的地图。

遇到题目时，你只需要在地图上找到对应模块，再根据题目要求拼装即可。

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