【51单片机】STC_B开发板项目《猜猜我是几》

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我是靠谱客的博主痴情小笼包，最近开发中收集的这篇文章主要介绍【51单片机】STC_B开发板项目《猜猜我是几》，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

这是《电子系统设计与创新基础训练》的课程设计，做了一个互动小游戏，学名“数字炸弹”。在这里记录一下实现的过程。

Github链接：https://github.com/Red-Pitaya/Guess-Please/

一、实现要求

STC_B学习板×2
杜邦线×2
Keil软件

二、总体方案设计

利用现有的STC_B学习板设备，结合数码管滚动显示功能，非易失存储器功能，导航按键功能和蜂鸣器功能，电子音乐功能，485通信功能，将猜测数字大小并给出反馈结果与猜测次数显示在数码管上，实现双人猜测数字小游戏功能。发送方负责给出正确数字（0~99），并存入非易失存储器中，并在收到猜测的数字后发送反馈结果。猜测方负责猜测数字并发给发送方。通过导航键上下左右可以调整数字每一位的大小。

三、实验过程

利用杜邦线连接好两块板子，两人通过485通信进行数据交互，实现实时猜测游戏。游戏最多猜测次数为7次，当已猜过七次未猜中或猜中，会自动结束游戏，分类显示滚动字样“SUCCESS”或“FAIL”。

数码管布局：
发送方：第一二位数码管显示正确数字的大小（0~99），按下K3按键后（进行正确数字存储）第五位数码管显示当前猜测次数，第八位数码管显示大小（0为小，1为大，2为相等）。’

猜测方：第一二位数码管显示猜测数字的大小（0~99），第八位数码管显示收到的大小（0为小，1为大，2为相等）。
游戏初始化：
复位后显示滚动字样“GUESS PLEASE”，向里按下导航按键后数码管显示数字，开始游戏。（发送方猜测方一致）
游戏中：
发送方：通过控制导航键上下左右调整正确数字的大小，确认后按下K3进行存储，同时第五，八位数码管都显示0。游戏中可通过按下K2对正确数字进行查询。当收到猜测方猜测的数字后，一两位数码管显示猜测的数字，可通过向里按导航按键进行第八位的调整，0为小，1为大，2为正确。调整完毕后按下K1发送（同时蜂鸣器发声）。每次发送接收一轮回后猜测次数加一（即第五位数码管）

猜测方：通过控制导航键上下左右调整猜测数字的大小，确认后按下K1发送（同时蜂鸣器发声）。当收到发送方的大小反馈时（第八位显示）为0或1则可继续调整发送（为0会发出降调的音乐，为1发出升调的音乐）。
在这里插入图片描述

游戏结束：
当发送方发送数字为2（猜测方接收到2）后，数码管滚动显示“SUCCESS”,并于七秒后自动显示“SCORE <7-猜测次数>”。游戏胜利，结束。

当猜测次数大于七次后，数码管持续滚动显示“FAIL”。游戏失败，结束。
在这里插入图片描述

四、硬件原理

硬件原理基本上都是在《STC_B学习板原理图》与《STC15F2K60S2数据手册》里学习的。

数码管显示：由于全程没有用LED灯，所以P0口设为推挽模式，P2.3设为0。利用定时器0中断进行显示。将初始值TH0=(65535-1000)/256，TL0=(65535-1000)%256，即每隔1ms就会溢出，进而进入中断函数，所以每隔1ms会运行中断函数里的程序。
在这里插入图片描述

普通按键：主要设计硬件的功能为消抖。由于按下按键后电平的转换大致为：
在这里插入图片描述

因此用延时将按下后至稳定之间的抖动与抬起时的抖动用5ms的延时消除。
非易失性存储器：利用时钟线SDA与数据线SCL的高低电平转换，编写I2C开始和结束信号，应答信号，位传输信号。编写逻辑大致如下图：
在这里插入图片描述

（此为写一个字节时序，其余皆可从《非易失存储器24C01、24C02、24C04、24C08、24C16数据手册》中查询）

RS485通信：使用RXD线接收数据，用TXD发送数据。对应发送、接收数据完成（S2RI、S2TI硬件置1）触发串口中断Uart2_Routine（设置的串口2），并把管脚切换为P4.6，P4.7。所有数据通过S2BUF传输。串口初始化为S2CON = 0x10即串口2接收，AUXR |= 0x14即1T模式并启动定时器2。

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普通按键：主要为按键1引脚对应触发外部中断0，通过设定寄存器设置按键1上升沿触发外部中断，当按键1被按下时启动数据发送。由于是使用按键中断实现数据发送的，因此串口中断的优先级高于按键中断。即IP2 |= 0x01。

导航按键：ADC口对来自导航按键不同方向的电压值进行采集，导航按键的每一个方向被按下，都会引起实际电压的改变，与A/D转换器配合，可以获得按下后A/D转换的值。将ADRJ设为0，则ADC_RES存放高八位，ADC_RESL存放低两位。ADC_CONTR = 0x8F，CLK_DIV = 0X00。
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蜂鸣器：无源蜂鸣器只需改变Beep端口的电平，产生一个周期性的方波即可使蜂鸣器发生声音，不同的频率发出的声音不同。
电子音乐：每一个音符的发声频率是不同的，可以用计时器来精确计时，用以产生方波，这样就能发出不用的音符声音。利用定时器1中断即可以使蜂鸣器端口翻转，即发声。
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五、软件设计与实现

数码管显示：借鉴八位数码管滚动显示案例，在定时器T0中断函数中，将位选每隔1ms加一，从而形成循环显示的数字。
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分别分为displayScore()（显示分数），displayStart()（显示开始界面），displayEnd()（显示结束界面），displayFail()（显示失败界面）

非易失性存储器：利用写成的I2C开始和结束信号，应答信号，位传输信号，直接调用编写发送字节与接收字节函数。并在导航按键的K3中调用发送字节函数，即存储；K2的延时消抖程序中调用接收字节函数，即读取。
在这里插入图片描述
比如对于开始函数来说，就是SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。即为：

其余函数同理。

RS485通信：在串口中断中将S2RI与S2TI软件置0，由于S2CON不可位寻址，所以S2RI与S2TI不能像SI与RI一样直接软件置0，需要用位与或来置0。外部中断0中利用S2BUF将数据进行存储使用。
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导航按键：分别判断转换后的电压值，用if-else函数区分各个方向，实现加、减、位选的移位，并把更改的数据直接赋给数码管显示参数。

蜂鸣器与电子音乐：在K1的按键消抖中添加蜂鸣器发声函数，即可以减少按键电平的不稳定带来的多次发声。
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另外，所有程序的进行状态判断，都新建了标志参数来判断。比如isSend用于判断是否在发送数据；GetFlag用来判断是否已经开始接收猜测数字；guessflag用于判断是否开始猜测，进而显示完整面板；Start用于判断游戏是否开始，显示初始化滚动界面；End用于判断游戏是否结束，显示结束滚动界面并进一步判断是否胜利；ScoreFlag用于胜利时的分数显示界面。

六、设计总结与心得

设计总结
基本实现所有所想功能。
完成后有点遗憾的就是这个设计没有比较创新的点，作用也只能是儿童益智数字小游戏。不过在学习的过程中，对单片机功能有了很多的了解，所以在之后的使用中，也可以更好更完善的进行创新思考。
设计过程中遇到了很多问题，比如不了解ADC的初始化与K3的按键端口重合，在写非易失存储器时一直以为是非易失的问题，查漏补缺了很久才解决；又比如猜测次数计数参数一直写到的是串口中断里，会产生很多的抖动，之后才灵光一闪想到写到K1下降沿导致的外部中断的K1消抖里；再比如蜂鸣器写到串口中断中发不了声，也是之后才考虑把它也写到K1消抖里。这些问题现在看起来微不足道，但在当时还是困扰了很久很久，一度甚至想通过简单的方法来避免这类问题。所以解决时也感受到了极大的愉悦，并且也可以进一步的促使我添加更多的功能并完善部分内容。
同时在实验中也发现了自己前两周所学知识的不够深刻，在后两周也进行了查漏补缺。在发现自己功能的创新性不足后，我也明白了只有把所学理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
设计心得
这次课程设计实验对我来说意义重大。不仅是因为独立完成了设计任务，也是第一次学会利用数据手册等专业性材料进行查阅理解，并运用进行编写实现。这样就有一种步入专业领域，不是还在知识海洋外围浅尝辄止的感觉了。查阅资料并做完所有预设想法的感觉很开心很满足。

七、参考资料

https://mooc1.chaoxing.com/course/203998550.html（电子系统设计与创新基础训练课程平台）
https://xiaopengzhen.blog.csdn.net/article/details/115755156（51单片机外部中断）
https://blog.csdn.net/lee_xuwei/article/details/83380281（上电串口发送0x00）
https://blog.csdn.net/asukaztc/article/details/78502201（推挽输出）