蓝桥杯单片机组——榨干选手资源包（芯片数据手册）

张

张建站

2026/4/9 19:54:54

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文章目录前言DS18B20原理图1-Wire协议简介赛场技巧DS1302原理图SPI协议简介赛场技巧AT24C02原理图IIC协议简介赛场技巧PCF8591原理图赛场技巧总结目录前言上一篇主要介绍了一些关于stc-isp的使用技巧此篇继续手撕选手资源包的芯片手册部分。DS18B20原理图DS18B20是常用1-Wire协议的器件之一1-Wire见名知意单线即可完成主从通信所以主机和从机只需要一根线连接即可1-Wire数据端口为漏极开路构或三态门的端口因此一般需要加上拉电阻Rp通常选用5K~10KΩ。1-Wire协议简介单总线协议1-Wire单总线采用单根信号线实现数据双向传输数据传输次序为低八位在前高八位在后。DS18B20和单片机之间是主从通信只有主机给从机命令后从机才能发送数据从机并不能主动发送数据。想要仔细了解DS18B20通信的同学可以参考此文——DS18B20温度传感器的特性、原理、驱动。赛场技巧使用此协议的器件通讯过程一般遵循一下步骤1.初始化总线2.ROM命令(可以理解为进场的身份核实)3.功能命令可理解为需要芯片执行的任务指令记住三个步骤1 init 2 ROM 3 配功能记住这个然后学会看手册就可以配置出比赛要用的代码了。首选大致扫一眼下面的指令表。然后是手册此篇的主角官方资源里面的芯片手册是纯英语的但是这都不是事我们只需要记住一页就行了当然备赛还是建议大家还是通篇看一看现在直接找到DS18B20数据手册18页。这是官方的一个读取温度流程上面的表格是总线有多个DS18B20的配置方式下面一个表格是当总线上只有有一个DS18B20的配置方式按说是应该使用下面的这个表格的但是官方配置了其他4E这些寄存器在比赛过程中我们使用不到为了简便就借用第一个表格来辅助记忆整个获取温度的流程。注意表中第3、4、5、9、10、11行的Presence、55h以及64-bit ROM code这三步是有关应答和判断DS18B20的ROM匹配的后者因为总线上只有一个器件就可以写入CC H直接跳过ROM。大家仔细对比官方配置模式以及读写时序就会发现我们在配置过程中丢弃了好多应答类的步骤用的是一个小延时给替代了不过对于比赛而言这样也无关大雅于是剩下的内容就只有下列步骤步骤对应的操作Reset | init_ds18b20()2 . 主机发送CC |Write_DS18B20(0xCC); //跳过ROM主机发送44 H | Write_DS18B20(0x44); //开始温度转换延时| Delay_OneWire(200); //模拟主机强制上拉总线5 . Reset|init_ds18b20()主机发送CC | Write_DS18B20(0xCC); //跳过ROM主机发送BE | Write_DS18B20(0xBE); //读取温度寄存器延时 | Delay_OneWire(200); //模拟主机强制上拉总线读取温度 | low Read_DS18B20();high Read_DS18B20();对应这九步的代码如下/** * brief 以带小数点的形式读取温度 * param None * retval temperature - float * */floatrd_temperature_f(void){unsigned int temp;float temperature;unsigned char low,high;init_ds18b20();Write_DS18B20(0xCC);//跳过ROMWrite_DS18B20(0x44);//开始温度转换Delay_OneWire(200);init_ds18b20();Write_DS18B20(0xCC);//跳过ROMWrite_DS18B20(0xBE);//读取温度寄存器lowRead_DS18B20();highRead_DS18B20();temphigh;temp8;temp|low;temperaturetemp*0.0625;returntemperature;}除了以上步骤外还要修改onewire.c的延时函数由于单总线协议没有时钟线因此必须有准确的时间要求而官方提供的是普通51单片机的代码与IAP的时钟不一致可以理解为IAP15的时钟比51单片机的时钟快12倍也就是说源代码中的1us实际上在IAP15上运行只有1/12us,所以需要乘12倍。/** * brief 更改为之前12倍的延时 * param None * retval t - 代表延时的时长单位:us * author */voidDelay_OneWire(unsigned int t)//STC89C52RC -IAP15{unsigned char i;while(t--){for(i0;i12;i);}}关于DS18B20的代码需要修改的就这些了对着数据手册还是可以很快写出来应用函数的。DS1302原理图DS1302是常见的一款实时时钟芯片它使用的是类三线SPI的通信协议最标准的SPI是MISO主收从发、MOSI主发从收、SCL时钟、CS片选但在实际应用中多有改变DS1302就是其中之一跟上面提到的DS18B20一样DS1302与主控之间也是主从关系不接受主机命名从机是不能主动发送数据的如果继续使用四线全双工的SPI显得有些浪费资源。因此会做出优化改成只有三线的模式。其原理图如下SPI协议简介这个部分官方已经给了驱动代码赛场上不需要自己写因为通信双方有统一的时钟线所以不需要像单总线协议修改时间频率想要了解参考此文——DS1302实时时钟原理和程序。赛场技巧因为官方大大已经把初始化读操作和写操作写好了这里我们只要根据题目要求去调用即可。首先还是来找出DS1302的芯片手册找到第九页的最上面我们的编程只需要基于这个表就行了。第一列是读的寄存器第二列是写的寄存器这俩寄存器都是8位的而后面就是寄存器对应的数据81h 和80h 对应着秒的十位bit4-bit6以及秒的个位(bit0-bit3);剩下的以此类推即可。在赛场上如果使用到此芯片只需要自己按照上表编写时间写入以及读出的代码即可由于底层已经给出这里我们只需要按照如下步骤进行即可写入时间信息时1.关闭写保护Write_Ds1302(0x8e,0);2.写入对应单位的BCD码数据写入格式如下Write_Ds1302(寄存器,对应数据的BCD码格式); //以BCD码写入秒数据3.开启写保护Write_Ds1302(0x8e,0x80);读取时间时直接将对应的寄存器数据赋值给自己定义的变量格式如下miaoRead_Ds1302(0x81);整个官方代码需要补充的如下/** * brief 无需更改延时 * param shi,fen,miao * retval None * author */voidSet_Clock(char shi,char fen,char miao){Write_Ds1302(0x8e,0);//关闭写保护Write_Ds1302(0x80,(miao/10)*16miao%10);//以BCD码写入秒数据Write_Ds1302(0x82,(fen/10)*16fen%10);//以BCD码写入分数据Write_Ds1302(0x84,(shi/10)*16shi%10);//以BCD码写入时数据Write_Ds1302(0x8e,0x80);//打开写保护}//以下为读取数据miaoRead_Ds1302(0x81);fenRead_Ds1302(0x83);shiRead_Ds1302(0x85);AT24C02原理图AT24C02是板载的EEPROM芯片能够将保存的数据做到掉电不丢失在比赛中主要用来记录一些关键数据例如第九届的彩灯控制器就用来存储ADC读取的值除此之外还可能用来记录开机此次数之类的数据。板载AT24C02是 SOIC的封装一共八个脚其中SCL、SDA是IIC的通信引脚A0-A3是设备的物理地址当同一总线上挂载了多个此类型的芯片后利用这三个角来区分物理地址。比赛所用开发板的模拟IIC总线上挂载了AT24C02和PCF8591两个器件在通信过程中需要通过地址来区别。IIC协议简介IIC的简介大家可以参考笔者另外一个系列的描述树莓派4B学习笔记——IO通信篇I2C由于通信过程中的开启总线、停止总线、发送应答、等待应答、发送数据、接收数据这些底层官方提供的文档也已经给了。详细介绍参照此文——【蓝桥杯单片机进阶强化-03】24C02存储器的基本原理与应用。赛场技巧1.找准器件地址由于IIC的通信是需要地址确认身份的所以要先弄明白器件地址咋来的老套路先找到AT24C02的芯片手册来到第十一页找到这个图02就是2k内存的意思对照下图可以知道该芯片的地址格式是1 0 1 0 A2 A1 A0 读写位由上面的原理图可以推出A2 A1 A0都被硬件拉地所以是0 0 0然后就是根据读写操作来确定地址了。读地址1010 00010xA1 写地址1010 00000xA02.写周期限制在向AT24C02写入数据时从发出命令到写完成这个中间大致需要花费10ms的时间如果再次期间重复发送就会导致数据错误因此在官方IIC.c代码的基础上首先需要添加一个10ms延时函数保证数据传输的稳定性。有关这个类软件延时上一篇介绍过使用STC自动生成的方法。生成代码如下voidDelay10ms()//12.000MHz{unsigned char i,j;i117;j184;do{while(--j);}while(--i);}3.根据读写时序进行写入和读出数据函数的编写IIC的通信流程开总线写数据等应答关总线其中第二步第三部可以重复写入不同的数据。AT24C02写入流程1开启总线2发送器件地址3等待器件应答4发送要写入数据的地址5等待应答6发送写入的数据7等待应答8关闭总线9必要的延时一开二验三应答四地五答六数据七答八关九延时。写入数据代码如下voidWrite_Eeprom(unsigned char add,unsigned char val){i2c_start();i2c_sendbyte(0xa0);//写i2c_waitack();i2c_sendbyte(add);i2c_waitack();i2c_sendbyte(val);i2c_waitack();i2c_stop();Delay10ms();}AT24C02读取流程读数据流程大致与写入相同需要先写入要读取的数据地址add然后写入读取的命令最后按位接收数据代码如下unsigned charRead_Eeprom(unsigned char add){unsigned char da;i2c_start();i2c_sendbyte(0xa0);i2c_waitack();i2c_sendbyte(add);i2c_waitack();i2c_start();i2c_sendbyte(0xa1);i2c_waitack();dai2c_receivebyte();i2c_sendack(1);i2c_stop();returnda;}然后就是在自己需要的位置加入对应的写入读取函数即可。例write_eeprom(1,(led_set_cnt[1]/100));//向AT24C02地址0x00中写入数据delay();//延时10mswrite_eeprom(2,(led_set_cnt[2]/100));delay();write_eeprom(3,(led_set_cnt[3]/100));delay();write_eeprom(4,(led_set_cnt[4]/100));PCF8591原理图PCF8591是近几年省赛高频考点它也是使用的IIC的协议观察它也有A0、A1、A2的物理地址也是全部接地然后有AIN0—AIN3四个通道的AD采集口还有一个AOUT的DA输出口。赛场技巧1.按照上面AT24C02的套路我们首先还是要搞定器件地址老规矩打开芯片手册Page5找到下图前面四位是厂家设定的1001后面四位和AT24C02类似3位物理地址一位读写标志位。根据上面AT24C02的经验这里的读地址是1001 00010x91写地址是1001 0000 0x902.搞定地址后还需要增加一点东西由于这个芯片有4个AD通道一个DA通道所以在使用过程中需要进行额外的配置来开启所需要的功能。这里我们直接看芯片手册的下一页Page6PCF8591内部有一个八位寄存器用来使能这些功能。如上图所示第七位也就是最高位是固定的0第六位是使能D A的如果需要使能就要将这个位置一类似十二届的省赛就是用了此功能第五位以及第四位是配置采集信号的输入方式的因为有一些传感器是使用的差分信号要用ADC采集数据就需要有两个输入脚此功能开发板蓝桥的用不上直接配置00即可。然后第三位也是默认值0第二位是自动增量位默认不配置写0第一位和第零位就是配置使能通道的位使能通道00选中通道001选中通道110选中通道211选中通道3由于没有默认同时开启所有通道的标志位所以在使用过程中只能需要那个就是使能那个具体的使能通信流程和上面AT24C02的类似举个栗子开启ADC的通道3。代码如下voidInit_Pcf8591_ADC3(void){i2c_start();//开启总线i2c_sendbyte(0x90);//写地址i2c_waitack();//等回应i2c_sendbyte(0x03);//配置通道及功能i2c_waitack();//等待回应i2c_stop();//关闭总线operate_delay(10);//延时保证写入正确}赛场上根据题目需求改变通道及功能的寄存器就行。4.读取ADC转换数据流程也是惊人的相似改一下地址即可。unsigned charAdc_Pcf8591(void){unsigned char temp;i2c_start();i2c_sendbyte(0x91);i2c_waitack();tempi2c_receivebyte();i2c_sendack(1);i2c_stop();returntemp;}5.DA功能;十二届的省赛考到了DA功能这里的配置其实和上面差不多根据第二步的推断给第六位置一即可也就是写入的功能和通道选择的寄存器配置成0100 00000x40;然后把对应电压的数据写入即可之前看见有人在问这个电压变化怎么实现看一眼芯片手册第八页就知道了。需要写入一个八位的数据来控制输出电压00-FF(0-255)DA会将基准电压分成256份需要输出多大的电压就用这个电压与基准电压比较然后乘上255即可。代码如下voidInit_Pcf8591_DAC(unsigned char Digital){i2c_start();i2c_sendbyte(0x90);i2c_waitack();i2c_sendbyte(0x40);i2c_waitack();i2c_sendbyte(Digital);i2c_waitack();i2c_stop();}例如基准电压Vref5V当Digital153时DAC输出电压为5*153/2563V。总结比赛中常用板级协议的器件也是省赛最喜欢考的往届一般都是SPI、IIC、单总线3选2组合外加数码管、按键一起考目前省赛还没有涉及到UART所以笔者也就没有去描述有更高要求的同学可以自己去尝试。本文如有错误之处欢迎大家指出。目录蓝桥杯单片机组——榨干选手资源包(STC)蓝桥杯单片机组——榨干选手资源包芯片数据手册蓝桥杯单片机组——程序框架及客观题蓝桥杯CT107D单片机组第四至第九届省赛完整过程代码