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一、設(shè)計(jì)需求
在清翔51單片機(jī)開發(fā)板上，用帶RTOS的方式實(shí)現(xiàn)下面的功能：
1. 板上有8個(gè)段碼LED，左邊的4個(gè)做一個(gè)計(jì)時(shí)器，顯示“MSS.Z”，其中M為分鐘，SS為秒，Z為n×0.1秒；右側(cè)的4個(gè)，其中3個(gè)顯示從18B20采集的實(shí)時(shí)溫度，最后1個(gè)顯示鍵盤的按鍵值，按鍵延時(shí)顯示按鍵0.3秒（也就是松開按鍵之后還繼續(xù)顯示0.3秒）；
2. 在板上的LCD1602上，構(gòu)建一個(gè)HH:MM:SS 時(shí)分秒的鐘表，同時(shí)將DS18B20的轉(zhuǎn)換結(jié)果也顯示在這里。
二、題目分析
面對(duì)一個(gè)復(fù)雜的題目，我們需要逐步實(shí)現(xiàn)需要的功能。先實(shí)現(xiàn)一個(gè)獨(dú)立的功能，然后再增加功能，慢慢就能達(dá)到完整的要求。在實(shí)現(xiàn)獨(dú)立功能的時(shí)候要考慮代碼的可綜合性，要盡量構(gòu)建易于被調(diào)用的函數(shù)，在后期將會(huì)大大方面我們的綜合優(yōu)化。
編寫代碼的時(shí)候，盡量養(yǎng)成良好的習(xí)慣。對(duì)于一個(gè)龐大的工程，其必定可以分割為很多小模塊。本題中用到了數(shù)碼管、LCD1602、DS18B20、矩陣鍵盤這些外設(shè)，我們可以單獨(dú)構(gòu)建這些模塊的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，后面再加以綜合。
在創(chuàng)建好RTOS工程之后，在工程文件夾下再創(chuàng)建一個(gè)hardware文件夾，然后在這個(gè)文件夾里為每個(gè)外設(shè)都創(chuàng)建一個(gè)文件夾，如下圖所示。
每一個(gè)外設(shè)都對(duì)應(yīng)一個(gè)C文件和H文件，這兩個(gè)文件放置在各自的文件夾中。這里還需要注意在keil中需要將這幾個(gè)文件夾添加到編譯路徑中，要不然軟件找不到H文件。在option中的incliude path處添加需要的路徑。
做完這些準(zhǔn)備工作后，我們就可以來分模塊來構(gòu)建我們的代碼了。
三、模塊分析
3.1 數(shù)碼管
3.1.1 數(shù)碼管顯示函數(shù)
在使用的51開發(fā)板上，一共有8個(gè)數(shù)碼管。這里我們可以編寫一個(gè)函數(shù)，讓其每一位可以單獨(dú)顯示任意數(shù)字。入口參數(shù)即為每一位要顯示的數(shù)字，后面需要用到顯示的地方，只需要傳入對(duì)應(yīng)的變量即可。比如構(gòu)造如下的函數(shù)：
void play_SMG(unsigned char led7,led6,led5,led4,led3,led2,led1,led0)；
在實(shí)際使用的時(shí)候,比如想讓數(shù)碼管顯示1234567，就只需這樣寫：play_SMG(1,2,3,4,5,6,7)。一般我們都是要求數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的，這時(shí)我們把對(duì)應(yīng)的變量傳入相應(yīng)的位置即可。
函數(shù)內(nèi)部的詳細(xì)代碼比較簡單參見附錄。
3.1.2 數(shù)碼管閃爍問題
使用RTOS的時(shí)候，由于程序是輪循執(zhí)行的。假如在一個(gè)任務(wù)中讓數(shù)碼管顯示，就存在兩個(gè)問題。
輪循時(shí)間間隔太短，數(shù)碼管來不及全部顯示。
任務(wù)數(shù)量太多，下一次顯示間隔太長。
這里要搞清楚輪循的時(shí)間怎么計(jì)算。輪循時(shí)每個(gè)任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間是固定的，這個(gè)時(shí)間具體可以通過INT_CLOCK和TIMESHARING相乘得到。默認(rèn)的INT_CLOCK = 10000，TIMESHARING = 5。也就是每個(gè)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間為50ms。
不光是數(shù)碼管，每個(gè)任務(wù)在執(zhí)行的時(shí)候都存在這個(gè)問題。在調(diào)試數(shù)碼管的時(shí)候，會(huì)發(fā)現(xiàn)閃爍嚴(yán)重，就是上面兩個(gè)因素的影響。相比之下，后者影響更大。假如有4個(gè)任務(wù)，按照默認(rèn)的時(shí)間片設(shè)定，每次顯示之后就要等待至少150ms。這個(gè)間隔內(nèi)數(shù)碼管是不顯示的，就會(huì)看到數(shù)碼管間歇性亮，或者很晃眼。
這時(shí)候可以通過更改時(shí)間片來獲得比較好的顯示效果。
3.2 時(shí)鐘
3.2.1 產(chǎn)生時(shí)間基準(zhǔn)
我們可以通過讓數(shù)碼管顯示一個(gè)時(shí)鐘來驗(yàn)證我們的函數(shù)正確性，同時(shí)這也是題目要求的一部分。
對(duì)于時(shí)鐘的構(gòu)建，可以先設(shè)定一個(gè)最小的時(shí)間基準(zhǔn)，比如100ms，每個(gè)100ms對(duì)應(yīng)的變量自加一次。10個(gè)100ms之后即1s的時(shí)候，代表秒的變量自加一次。當(dāng)秒個(gè)位加到9的時(shí)候，十位加一，當(dāng)59秒的時(shí)候再過1秒，秒清零同時(shí)分的個(gè)位加一……，這個(gè)過程寫起來比較繁瑣，需要細(xì)心不要搞錯(cuò)了。
這里的主要問題是怎么產(chǎn)生100ms的時(shí)間間隔。我們可以在一個(gè)任務(wù)中產(chǎn)生我們的時(shí)鐘。100ms的間隔用延時(shí)函數(shù)來產(chǎn)生。
關(guān)于RTOS的延時(shí)，系統(tǒng)中給了os_wait2( )，這個(gè)函數(shù)有兩個(gè)輸入?yún)?shù)，詳細(xì)可以看幫助文檔。這里需要注意一個(gè)tick代表多長時(shí)間，這個(gè)可以在Conf_tny.51文件中查看，通過INT_CLOCK的值來計(jì)算，默認(rèn)值為10000，如果使用12M的晶振，那么這里就是10ms，也就是說如果我們寫了os_wait2( K_TMO，1)，就是代表延時(shí)10ms。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這里最小的延時(shí)單位只能是10ms。可以更改INT_CLOCK的值來減小延時(shí)單位長度。這里我將INT_CLOCK的值改為了1000，那么一個(gè)延時(shí)單位就是1ms。需要注意，os_wait2( )中的參數(shù)類型是unsigned char，意味著我們最大只能寫255，如果需要更長的延時(shí)，可以通過for循環(huán)來構(gòu)建。
3.2.2 時(shí)鐘顯示
定義用來表示時(shí)鐘的變量：uchar H1,H0,M1,M0,S1,S0,Z;
H、M、S分別為時(shí)分秒，Z為n×0.1秒。時(shí)鐘的產(chǎn)生比較簡單，就是需要的邏輯性比較強(qiáng)，詳細(xì)的代碼參見附錄。
然后如下編寫job0的代碼：
void job0 (void) _task_ 0
{
os_create_task (1);
while (1)
{
play_SMG(M0,S1,S0,Z,0,0,0,0);
}
}
可以看到前四個(gè)數(shù)碼管顯示了計(jì)時(shí)器的值，后四個(gè)數(shù)碼管一直顯示0。這說明我們的代碼是沒有問題的。對(duì)于時(shí)鐘的產(chǎn)生，這里采用了比較直觀的方式去產(chǎn)生，易于理解，但是寫起來需要注意代碼的邏輯性。我們也可以嘗試使用更簡潔的方式去構(gòu)建。
通過這個(gè)過程我們也可以發(fā)現(xiàn)代碼的綜合其實(shí)并不難，就是一步一步添加功能的過程。
3.3 鍵盤顯示
3.3.1 矩陣鍵盤掃描
矩陣鍵盤掃描的函數(shù)有很多，它的原理網(wǎng)上也講的很多，不再贅述。
很多時(shí)候我們要做的并不是自己如何去寫一個(gè)器件的驅(qū)動(dòng)程序，是如何把別人拿過來用�？炊畡e人的代碼，可以改善并融合到自己的程序中是最好的。
假如現(xiàn)在手頭有一個(gè)鍵盤掃描的代碼，當(dāng)檢測到某個(gè)按鍵按下的時(shí)候會(huì)返回一個(gè)值，不同的按鍵按下有不同的返回值。該怎么將其加入到我們的代碼中呢？
這里可以創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)用來進(jìn)行按鍵檢測，并創(chuàng)建一個(gè)變量key用來表示按鍵值。通過不同的按鍵返回值來給key進(jìn)行賦值。截取部分代碼如下：
void keys (void) _task_ 3
{
while (1)
{
switch( KeyScan() )
{
//第一行鍵值碼
case 0xee: key = 0; break;
case 0xde: key = 1; break;
case 0xbe: key = 2; break;
case 0x7e: key = 3; break;
……
}
}
}
在任務(wù)三中key的值將根據(jù)按鍵的值改變。接下來我們只需要將按鍵的值送給數(shù)碼管顯示即可。play_SMG(M0,S1,S0,Z,0,0,0,key)，將key放在數(shù)碼管顯示函數(shù)的最后一位。這樣我們又完成了一個(gè)功能的添加，也沒有改變程序原本運(yùn)行的狀態(tài)。
3.3.2 清除按鍵顯示
在題目中要求按鍵延時(shí)顯示按鍵0.3秒（也就是松開按鍵之后還繼續(xù)顯示0.3秒）；也就是在手松開0.3秒之后要清除顯示。
這里可以設(shè)置一個(gè)標(biāo)志位flag，當(dāng)按鍵按下的時(shí)候讓flag置1，并且延時(shí)300ms后將flag清0。這樣我們就可以通過flag的狀態(tài)判斷按鍵有沒有按下，并且flag是滯后于手松開300ms刷新的。具體的代碼如下：
unsigned char KeyScan() //帶返回值的子函數(shù)
{
unsigned char i;
unsigned char cord_l,cord_h;//聲明列線和行線的值的儲(chǔ)存變量
P3 = 0x0f;//0000 1111
if( (P3 & 0x0f) != 0x0f)//判斷是否有按鍵按下
{
os_wait2(K_TMO,5);//軟件消抖
if( (P3 & 0x0f) != 0x0f)//判斷是否有按鍵按下
{
cord_h = P3 & 0x0f;// 儲(chǔ)存行線值
P3 = cord_l | 0xf0;
cord_l = P3 & 0xf0;// 儲(chǔ)存列線值
flag = 1;
return (cord_l + cord_h);//返回鍵值碼
}
}
if(flag)
{
for(i = 0; i < 3; i++)
{
^^^^^
keil工程下載地址：
RTOS復(fù)雜應(yīng)用.zip
(100.71 KB, 下載次數(shù): 114)
2020-2-2 23:11 上傳
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