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这是一道频率测量与多功能显示的综合题，要实现：
- 外部脉冲频率测量（P3.4引脚输入）
- 3个显示界面切换（频率/周期/电压）
- 双通道电压采集（通道1-光敏电阻，通道3-电位器）
- 数据保存与比较功能
- LED指示灯状态显示
我们按照题目的功能要求，逐个分析怎么实现。
数码管模块
功能概述
数码管模块负责将各种数据（频率、周期、电压等）显示在8位数码管上。核心函数是Seg_Proc()，它根据当前界面模式准备显示缓冲区seg_Buf[]，然后由Timer1中断进行动态扫描显示。
显示界面说明
题目要求实现3个显示界面，用S4按键循环切换。
界面0 - 频率界面
显示格式：F + 频率值（F代表Frequency）
比如频率20000Hz时，8位数码管显示：
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│ F │ │ │ 2 │ 0 │ 0 │ 0 │ 0 │
└───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘
0 1 2 3 4 5 6 7频率50Hz时：
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│ F │ │ │ │ │ │ 5 │ 0 │
└───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘
0 1 2 3 4 5 6 7注意前导0不显示（高位熄灭），不是00050。
界面1 - 周期界面
显示格式：n + 周期值（n代表周期，单位：微秒μs）
比如频率20000Hz时，周期为50μs：
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│ n │ │ │ │ │ │ 5 │ 0 │
└───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘
0 1 2 3 4 5 6 7界面2 - 电压界面
显示格式：U-X + 电压值（X代表通道编号，单位：V）
通道1电压3.14V时：
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│ U │ - │ 1 │ │ 3 │ . │ 1 │ 4 │
└───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘
0 1 2 3 4 5 6 7通道3电压4.56V时：
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│ U │ - │ 3 │ │ 4 │ . │ 5 │ 6 │
└───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘
0 1 2 3 4 5 6 7Seg_Proc() - 准备显示数据
void Seg_Proc()
{
/* 信息读取区域(分时读取,避免阻塞) */
switch(seg_Scan_Slow)
{
case 30: // 第30ms读取通道1电压
voltage_ch1 = AD_Read(1);
break;
case 60: // 第60ms计算周期
period_value = 1000000 / freq_value; // 周期 = 1000000us / 频率
break;
case 90: // 第90ms读取通道3电压
voltage_ch3 = AD_Read(3);
break;
}
/* 数据显示区域 */
if(seg_Scan_Slow) return;
seg_Scan_Slow = 1;
// 根据界面模式显示不同内容
switch(display_mode)
{
case 0: // 频率显示界面(格式: F XXXXX)
seg_Buf[0] = 11; // F
seg_Buf[1] = seg_Buf[2] = 10; // 熄灭第1-2位
// 显示频率值(5位数字)
seg_Buf[3] = freq_value / 10000 % 10; // 万位
seg_Buf[4] = freq_value / 1000 % 10; // 千位
seg_Buf[5] = freq_value / 100 % 10; // 百位
seg_Buf[6] = freq_value / 10 % 10; // 十位
seg_Buf[7] = freq_value % 10; // 个位
// 消除前导0
for(i = 3; seg_Buf[i] == 0 && i < 7; i++)
seg_Buf[i] = 10;
break;
case 1: // 周期显示界面(格式: n XXXXX)
seg_Buf[0] = 12; // n
seg_Buf[1] = seg_Buf[2] = 10; // 熄灭第1-2位
// 显示周期值(5位数字,单位us)
seg_Buf[3] = period_value / 10000 % 10; // 万位
seg_Buf[4] = period_value / 1000 % 10; // 千位
seg_Buf[5] = period_value / 100 % 10; // 百位
seg_Buf[6] = period_value / 10 % 10; // 十位
seg_Buf[7] = period_value % 10; // 个位
// 消除前导0
for(i = 3; seg_Buf[i] == 0 && i < 7; i++)
seg_Buf[i] = 10;
break;
case 2: // 电压显示界面(格式: U-X X.XX)
seg_Buf[0] = 13; // U
seg_Buf[1] = 14; // -
seg_Buf[2] = channel_select ? 3 : 1; // 通道编号(1或3)
seg_Buf[3] = seg_Buf[4] = 10; // 熄灭第3-4位
// 根据选择的通道显示对应电压值
if(channel_select == 0) // 通道1(光敏电阻)
{
seg_Buf[5] = (unsigned char)voltage_ch1 % 10 + '.'; // 个位+小数点
seg_Buf[6] = (unsigned int)(voltage_ch1 * 10) % 10; // 小数第1位
seg_Buf[7] = (unsigned int)(voltage_ch1 * 100) % 10; // 小数第2位
}
else // 通道3(电位器)
{
seg_Buf[5] = (unsigned char)voltage_ch3 % 10 + '.'; // 个位+小数点
seg_Buf[6] = (unsigned int)(voltage_ch3 * 10) % 10; // 小数第1位
seg_Buf[7] = (unsigned int)(voltage_ch3 * 100) % 10; // 小数第2位
}
break;
}
}分时读取策略
为了避免AD读取阻塞主程序，采用分时读取策略：
switch(seg_Scan_Slow)
{
case 30: // 第30ms读取通道1电压
voltage_ch1 = AD_Read(1);
break;
case 60: // 第60ms计算周期
period_value = 1000000 / freq_value; // 周期 = 1000000us / 频率
break;
case 90: // 第90ms读取通道3电压
voltage_ch3 = AD_Read(3);
break;
}这种设计的优势：
- 避免阻塞：AD_Read()函数需要一定时间，分时执行避免阻塞其他功能
- 数据新鲜：100ms内完成所有数据读取，保证显示数据的实时性
- 负载均衡：将计算任务分散在时间轴上
节流控制机制
if(seg_Scan_Slow) return;
seg_Scan_Slow = 1;每100ms才刷新一次显示数据，有效节省CPU资源，因为：
- 人眼视觉暂存效应，100ms的刷新率足够流畅
- 避免无意义的重复计算
- 为其他任务留出更多CPU时间
按键模块
功能概述
按键模块负责处理用户输入，包括界面切换、通道选择、数据保存和LED开关控制。核心函数是Key_Proc()，它实现了按键消抖、边沿检测和功能映射。
按键相关变量
data unsigned char key_Val; // 当前按键值
data unsigned char key_Down; // 按键按下触发信号
data unsigned char key_Up; // 按键松开触发信号
data unsigned char key_Old; // 上一次按键值
data unsigned char key_Scan_Slow; // 按键扫描减速计数(每10ms扫描)变量说明：
key_Val：当前按键状态，0表示无按键，4/5/6/7表示S4/S5/S6/S7key_Down：按键按下沿标志，1表示刚按下，用于触发单次动作key_Up：按键释放沿标志，1表示刚释放，用于处理长按逻辑key_Old：上一次按键状态，用于边沿检测key_Scan_Slow：节流控制，每10ms扫描一次按键
按键检测原理
// 按键扫描减速控制
if(key_Scan_Slow) return;
key_Scan_Slow = 1;
// 读取按键并检测按下/松开事件
key_Val = Key_Read();
key_Down = key_Val & (key_Val ^ key_Old); // 按下触发
key_Up = ~key_Val & (key_Val ^ key_Old); // 松开触发
key_Old = key_Val;边沿检测算法：
按下沿：
key_Down = key_Val & (key_Val ^ key_Old)key_Val ^ key_Old：检测按键状态变化key_Val &变化结果：只保留按下状态（从0变为非0）
释放沿：
key_Up = ~key_Val & (key_Val ^ key_Old)key_Val ^ key_Old：检测按键状态变化~key_Val &变化结果：只保留释放状态（从非0变为0）
Key_Proc() - 按键处理函数
void Key_Proc()
{
// 按键扫描减速控制
if(key_Scan_Slow) return;
key_Scan_Slow = 1;
// 读取按键并检测按下/松开事件
key_Val = Key_Read();
key_Down = key_Val & (key_Val ^ key_Old); // 按下触发
key_Up = ~key_Val & (key_Val ^ key_Old); // 松开触发
key_Old = key_Val;
// 处理按键功能
switch(key_Down)
{
case 4: // S4: 界面切换(频率→周期→电压→频率)
if(++display_mode == 3) display_mode = 0;
// 切换到电压界面时默认显示通道1
if(display_mode == 2)
channel_select = 0;
break;
case 5: // S5: 电压界面通道切换(通道1/通道3)
channel_select ^= 1;
break;
case 6: // S6: 保存当前通道3的电压值
voltage_saved = voltage_ch3;
break;
}
// S7按键松开处理(短按保存频率/长按切换LED显示)
if(key_Up == 7)
{
if(count_1s_key == 1000) // 长按1秒后松开
{
count_1s_key = 0;
led_enable ^= 1; // 切换LED显示开关
}
else // 短按保存频率
{
freq_saved = freq_value;
}
}
}S4按键 - 界面切换
功能描述：
S4按键实现3个界面的循环切换：频率界面→周期界面→电压界面→频率界面
代码实现：
case 4: // S4: 界面切换(频率→周期→电压→频率)
if(++display_mode == 3) display_mode = 0;
// 切换到电压界面时默认显示通道1
if(display_mode == 2)
channel_select = 0;
break;切换逻辑：
display_mode取值范围：0（频率）、1（周期）、2（电压）if(++display_mode == 3) display_mode = 0：实现循环切换- 切换到电压界面时，默认选择通道1（光敏电阻）
S5按键 - 通道切换
功能描述：
在电压界面时，S5按键用于切换AD通道：通道1（光敏电阻）↔ 通道3（电位器）
代码实现：
case 5: // S5: 电压界面通道切换(通道1/通道3)
channel_select ^= 1;
break;切换逻辑：
channel_select：0表示通道1，1表示通道3^= 1：异或操作实现0和1的切换
S6按键 - 电压保存
功能描述：
保存当前通道3的电压值到voltage_saved变量，用于后续比较。
代码实现：
case 6: // S6: 保存当前通道3的电压值
voltage_saved = voltage_ch3;
break;S7按键 - 双功能操作
功能描述：
- 短按：保存当前频率值到
freq_saved变量 - 长按1秒：切换LED显示开关
代码实现：
// S7按键松开处理(短按保存频率/长按切换LED显示)
if(key_Up == 7)
{
if(count_1s_key == 1000) // 长按1秒后松开
{
count_1s_key = 0;
led_enable ^= 1; // 切换LED显示开关
}
else // 短按保存频率
{
freq_saved = freq_value;
}
}长按检测机制：
在Timer1中断中维护count_1s_key计数器：
// S7长按计时(达到1秒后保持)
if(key_Old == 7 && ++count_1s_key >= 1000)
count_1s_key = 1000;- 当S7按下时，
count_1s_key从0开始递增 - 达到1000（1秒）后保持不变
- 松开时判断
count_1s_key == 1000来确定是否长按
LED与电压模块
功能概述
LED模块负责显示系统状态信息，包括电压比较、频率比较和当前界面指示。电压模块负责双通道AD采集，支持光敏电阻和电位器的电压测量。
相关变量
/* 状态标志 */
bit channel_select = 0; // AD通道选择: 0-通道1(光敏), 1-通道3(电位器)
bit led_enable = 1; // LED显示开关: 0-关闭, 1-开启
/* 功能变量 */
float voltage_ch1; // 通道1电压(光敏电阻,单位:V)
float voltage_ch3; // 通道3电压(电位器,单位:V)
float voltage_saved; // 保存的通道3电压值
unsigned int freq_saved; // 保存的频率值Led_Proc()函数
void Led_Proc()
{
// LED1指示通道3电压是否超过保存值
led_Buf[0] = (voltage_ch3 > voltage_saved);
// LED2指示当前频率是否超过保存值
led_Buf[1] = (freq_value > freq_saved);
// LED3/LED4/LED5指示当前界面
for(i = 0; i < 3; i++)
led_Buf[i + 2] = (i == display_mode);
}LED功能分配
LED1 - 电压比较指示
led_Buf[0] = (voltage_ch3 > voltage_saved);- 点亮条件：当前通道3电压 > 保存的电压值
- 熄灭条件：当前通道3电压 ≤ 保存的电压值
- 用途：直观显示电位器电压变化
LED2 - 频率比较指示
led_Buf[1] = (freq_value > freq_saved);- 点亮条件：当前频率 > 保存的频率值
- 熄灭条件：当前频率 ≤ 保存的频率值
- 用途：显示频率变化趋势
LED3/LED4/LED5 - 界面指示
for(i = 0; i < 3; i++)
led_Buf[i + 2] = (i == display_mode);界面指示逻辑：
- LED3点亮：
display_mode == 0（频率界面） - LED4点亮：
display_mode == 1（周期界面） - LED5点亮：
display_mode == 2（电压界面）
AD电压采集
分时采集策略
switch(seg_Scan_Slow)
{
case 30: // 第30ms读取通道1电压
voltage_ch1 = AD_Read(1);
break;
case 90: // 第90ms读取通道3电压
voltage_ch3 = AD_Read(3);
break;
}设计优势：
- 避免阻塞：AD转换需要时间，分时读取不影响其他功能
- 负载均衡：将采集任务分散在时间轴上
- 数据实时性：100ms内完成双通道采集
电压显示格式
// 根据选择的通道显示对应电压值
if(channel_select == 0) // 通道1(光敏电阻)
{
seg_Buf[5] = (unsigned char)voltage_ch1 % 10 + '.'; // 个位+小数点
seg_Buf[6] = (unsigned int)(voltage_ch1 * 10) % 10; // 小数第1位
seg_Buf[7] = (unsigned int)(voltage_ch1 * 100) % 10; // 小数第2位
}
else // 通道3(电位器)
{
seg_Buf[5] = (unsigned char)voltage_ch3 % 10 + '.'; // 个位+小数点
seg_Buf[6] = (unsigned int)(voltage_ch3 * 10) % 10; // 小数第1位
seg_Buf[7] = (unsigned int)(voltage_ch3 * 100) % 10; // 小数第2位
}显示逻辑：
voltage % 10 + '.'：个位数+小数点（通过ASCII码实现）(voltage * 10) % 10：第一位小数(voltage * 100) % 10：第二位小数
示例：电压3.14V
voltage % 10 = 3，3 + '.'：显示"3."(3.14 * 10) % 10 = 1：显示"1"(3.14 * 100) % 10 = 4：显示"4"- 最终显示：“3.14”
定时器与中断模块
功能概述
定时器与中断模块是整个系统的核心时基，负责频率测量、系统定时、数码管扫描和LED刷新等功能。本系统使用：
- Timer0：计数器模式，用于外部频率测量
- Timer1：定时器模式，1ms中断，提供系统时基
变量声明
/* 定时变量 */
unsigned int count_1s_freq; // 频率计数1秒定时(每秒读取计数器值)
unsigned int count_1s_key; // 按键长按1秒定时
data unsigned char seg_Pos; // 当前扫描的数码管位置(0-7)Timer0 - 频率测量计数器
void Timer0_Init(void)
{
AUXR &= 0x7F; // 定时器时钟12T模式
TMOD &= 0xF0; // 设置定时器模式
TMOD |= 0x05; // 设置为计数器模式,不自动重装载
TH0 = TL0 = 0x00; // 计数器初值清零
TF0 = 0; // 清除TF0标志
TR0 = 1; // 计数器0开始计数
}配置说明：
AUXR &= 0x7F：选择12T时钟模式（传统8051时序）TMOD |= 0x05：设置为16位计数器模式- 模式5：16位计数器，不自动重装载
- T0引脚（P3.4）上的下降沿触发计数
TH0 = TL0 = 0x00：计数器初值清零TR0 = 1：启动计数器
工作原理：
- 外部脉冲信号从P3.4引脚输入
- 每个下降沿使计数器加1
- 16位计数器范围：0-65535
- 每1秒读取计数值，得到频率（Hz）
Timer1 - 系统时基定时器
void Timer1_Init(void) // 1毫秒@12.000MHz
{
AUXR &= 0xBF; // 定时器时钟12T模式
TMOD &= 0x0F; // 设置定时器模式
TL1 = 0x18; // 设置定时初值
TH1 = 0xFC; // 设置定时初值
TF1 = 0; // 清除TF1标志
TR1 = 1; // 定时器1开始计时
EA = 1; // 使能总中断
ET1 = 1; // 使能定时器1中断
}参数计算：
- 系统时钟：12MHz
- 12T模式：定时器时钟 = 12MHz/12 = 1MHz
- 定时周期：1μs
- 1ms定时需要1000个计数
- 初值 = 65536 - 1000 = 64536 = 0xFC18
TH1 = 0xFC，TL1 = 0x18
Timer1中断服务函数
void Timer1_Server() interrupt 3
{
// 按键扫描减速(每10ms扫描一次)
if(++key_Scan_Slow == 10) key_Scan_Slow = 0;
// 数码管刷新减速(每100ms刷新一次)
if(++seg_Scan_Slow == 100) seg_Scan_Slow = 0;
// 频率测量(每1秒读取一次计数器值)
if(++count_1s_freq == 1000)
{
count_1s_freq = 0;
// 读取计数器值(高8位和低8位组合)
freq_value = (TH0 << 8) | TL0;
// 清零计数器,重新开始计数
TH0 = TL0 = 0x00;
}
// S7长按计时(达到1秒后保持)
if(key_Old == 7 && ++count_1s_key >= 1000)
count_1s_key = 1000;
// 数码管动态扫描(每1ms扫描一位)
if(++seg_Pos == 8) seg_Pos = 0;
// 判断是否显示小数点
if(seg_Buf[seg_Pos] > 20)
Seg_Display(seg_Pos, seg_Buf[seg_Pos] - '.', 1); // 带小数点
else
Seg_Display(seg_Pos, seg_Buf[seg_Pos], 0); // 不带小数点
// 刷新LED显示(根据led_enable开关控制)
Led_Display(led_Buf, led_enable);
}中断功能详解
1. 节流控制
// 按键扫描减速(每10ms扫描一次)
if(++key_Scan_Slow == 10) key_Scan_Slow = 0;
// 数码管刷新减速(每100ms刷新一次)
if(++seg_Scan_Slow == 100) seg_Scan_Slow = 0;节流控制原理：
- 1ms中断频率，但不需要每次都执行所有功能
- 按键扫描：每10ms执行一次（100Hz）
- 数码管刷新：每100ms执行一次（10Hz）
- 有效降低CPU负载，提高系统稳定性
2. 频率测量核心逻辑
// 频率测量(每1秒读取一次计数器值)
if(++count_1s_freq == 1000)
{
count_1s_freq = 0;
// 读取计数器值(高8位和低8位组合)
freq_value = (TH0 << 8) | TL0;
// 清零计数器,重新开始计数
TH0 = TL0 = 0x00;
}测量原理：
- 每1秒读取Timer0的计数值
(TH0 << 8) | TL0：16位数值组合- 计数值就是1秒内的脉冲数，即频率（Hz）
- 读取后清零计数器，开始下1秒的测量
频率范围：
- 16位计数器：0-65535
- 测量范围：0-65535Hz
- 适合中低频信号测量
3. 长按检测
// S7长按计时(达到1秒后保持)
if(key_Old == 7 && ++count_1s_key >= 1000)
count_1s_key = 1000;检测机制：
- 只有当S7按下（
key_Old == 7）时才计时 count_1s_key从0开始递增- 达到1000（1秒）后保持不变
- 按键松开时在
Key_Proc()中判断长按/短按
4. 数码管动态扫描
// 数码管动态扫描(每1ms扫描一位)
if(++seg_Pos == 8) seg_Pos = 0;
// 判断是否显示小数点
if(seg_Buf[seg_Pos] > 20)
Seg_Display(seg_Pos, seg_Buf[seg_Pos] - '.', 1); // 带小数点
else
Seg_Display(seg_Pos, seg_Buf[seg_Pos], 0); // 不带小数点扫描原理：
seg_Pos：0-7循环，对应8个数码管位置- 每1ms扫描一位，8ms完成一轮扫描
- 扫描频率：1000ms/8ms = 125Hz（无闪烁）
小数点处理：
seg_Buf[seg_Pos] > 20：表示需要显示小数点seg_Buf[seg_Pos] - '.'：减去ASCII小数点值，得到纯数字- 最后参数为1表示点亮小数点
5. LED显示控制
// 刷新LED显示(根据led_enable开关控制)
Led_Display(led_Buf, led_enable);控制逻辑：
led_Buf[]：LED状态缓冲区led_enable：LED总开关- 实现LED的全局开关控制
中断执行流程总览
Timer1中断每1ms执行一次，按以下顺序处理：
Timer1中断（1ms）
├─ 1. 节流控制
│ ├─ key_Scan_Slow（每10ms触发按键扫描）
│ └─ seg_Scan_Slow（每100ms触发数据刷新）
│
├─ 2. 频率测量（每1秒执行一次）
│ ├─ 读取Timer0计数器值
│ └─ 清零计数器重新开始
│
├─ 3. 长按检测（每1ms检测S7按下状态）
│ └─ count_1s_key递增（最大1000）
│
├─ 4. 数码管扫描（每1ms扫描一位）
│ ├─ seg_Pos循环（0-7）
│ ├─ 小数点判断
│ └─ Seg_Display()输出
│
└─ 5. LED显示（每1ms刷新）
└─ Led_Display()根据开关控制输出完整代码
以下是经过详细注释的完整 main.c 代码，所有变量、函数和关键逻辑均已标注中文说明：
/* ===================================头文件声明==================================== */
#include <STC15F2K60S2.H> // STC15F2K60S2单片机寄存器定义
#include "Led.h" // LED控制函数（Led_Disp）
#include "Init.h" // 系统初始化函数（System_Init）
#include "Key.h" // 按键读取函数（Key_Read）
#include "Seg.h" // 数码管显示函数（Seg_Disp）
#include "I2C.h" // I2C总线协议，用于AD芯片（AD_Read）
/* ====================================变量定义==================================== */
/* ------------------------- 核心变量(不可更改) ------------------------- */
data unsigned char key_Val; // 当前按键值（Key_Read()返回值，0表示无按键，4/5/6/7表示S4/S5/S6/S7）
data unsigned char key_Down; // 按键按下触发信号（1表示刚按下，用于触发单次动作）
data unsigned char key_Up; // 按键松开触发信号（1表示刚释放，用于处理长按逻辑）
data unsigned char key_Old; // 上一次按键值（用于边沿检测对比）
data unsigned char key_Scan_Slow; // 按键扫描减速计数（每10ms扫描一次，防止按键抖动）
data unsigned char seg_Scan_Slow; // 数码管刷新减速计数（每100ms刷新一次显示数据）
data unsigned char seg_Pos; // 当前扫描的数码管位置（0~7，对应8个数码管从左到右的位置）
data unsigned char seg_Buf[] = {10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10}; // 数码管显示缓冲区
data unsigned char led_Buf[] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; // LED显示缓冲区
/* ------------------------- 状态标志 ------------------------- */
unsigned char display_mode = 0; // 显示模式: 0-频率界面, 1-周期界面, 2-电压界面
bit channel_select = 0; // AD通道选择: 0-通道1(光敏), 1-通道3(电位器)
bit led_enable = 1; // LED显示开关: 0-关闭, 1-开启
/* ------------------------- 功能变量 ------------------------- */
unsigned char i; // 通用循环变量
unsigned int freq_value; // 测量到的频率(单位:Hz，范围0-65535)
unsigned int period_value; // 测量到的周期(单位:us，通过1e6/频率计算得到)
float voltage_ch1; // 通道1电压(光敏电阻,单位:V，通过AD读取转换得到)
float voltage_ch3; // 通道3电压(电位器,单位:V，通过AD读取转换得到)
float voltage_saved; // 保存的通道3电压值(用于LED1比较显示)
unsigned int freq_saved; // 保存的频率值(用于LED2比较显示)
/* ------------------------- 定时变量 ------------------------- */
unsigned int count_1s_freq; // 频率计数1秒定时(每1000个中断读取一次Timer0计数器)
unsigned int count_1s_key; // 按键长按1秒定时(用于S7长按检测，每1000次中断表示1秒)
/* ====================================任务函数==================================== */
/* ========== 按键处理函数 ========== */
void Key_Proc()
{
// 按键扫描减速控制（每10ms扫描一次按键）
if(key_Scan_Slow) return;
key_Scan_Slow = 1;
// 读取按键并检测按下/松开事件（边沿检测算法）
key_Val = Key_Read(); // 读取当前按键状态
key_Down = key_Val & (key_Val ^ key_Old); // 按下触发：检测从无按键到有按键的变化
key_Up = ~key_Val & (key_Val ^ key_Old); // 松开触发：检测从有按键到无按键的变化
key_Old = key_Val; // 保存当前状态，用于下次边沿检测
// 处理按键按下事件（单次触发）
switch(key_Down)
{
case 4: // S4: 界面切换(频率→周期→电压→频率，循环切换)
if(++display_mode == 3) display_mode = 0; // display_mode在0,1,2之间循环
// 切换到电压界面时默认显示通道1（光敏电阻）
if(display_mode == 2)
channel_select = 0;
break;
case 5: // S5: 电压界面通道切换(通道1/通道3)
channel_select ^= 1; // 异或操作：0变1，1变0，实现通道切换
break;
case 6: // S6: 保存当前通道3的电压值
voltage_saved = voltage_ch3; // 保存电位器当前电压，用于LED1比较
break;
}
// S7按键松开处理（短按保存频率/长按切换LED显示）
if(key_Up == 7) // 检测到S7松开
{
if(count_1s_key == 1000) // 长按1秒后松开
{
count_1s_key = 0; // 清零长按计时器
led_enable ^= 1; // 切换LED显示开关（实现LED全亮/全灭）
}
else // 短按（计时器未达到1秒）
{
freq_saved = freq_value; // 保存当前频率值，用于LED2比较
}
}
}
/* ========== 数码管信息处理函数 ========== */
void Seg_Proc()
{
/* 信息读取区域(分时读取,避免阻塞，提高系统响应性) */
switch(seg_Scan_Slow)
{
case 30: // 第30ms读取通道1电压（光敏电阻）
voltage_ch1 = AD_Read(1); // 读取AD通道1，返回浮点电压值
break;
case 60: // 第60ms计算周期（将频率转换为周期）
period_value = 1000000 / freq_value; // 周期(μs) = 1000000 / 频率(Hz)
break;
case 90: // 第90ms读取通道3电压（电位器）
voltage_ch3 = AD_Read(3); // 读取AD通道3，返回浮点电压值
break;
}
/* 数据显示区域（每100ms刷新一次显示内容） */
if(seg_Scan_Slow) return; // 节流控制：100ms才刷新一次
seg_Scan_Slow = 1;
// 根据当前界面模式显示不同内容
switch(display_mode)
{
case 0: // 频率显示界面(格式: F XXXXX)
seg_Buf[0] = 11; // 显示'F'（代表Frequency）
seg_Buf[1] = seg_Buf[2] = 10; // 熄灭第1-2位（不显示）
// 显示频率值（5位数字，从万位到个位）
seg_Buf[3] = freq_value / 10000 % 10; // 万位
seg_Buf[4] = freq_value / 1000 % 10; // 千位
seg_Buf[5] = freq_value / 100 % 10; // 百位
seg_Buf[6] = freq_value / 10 % 10; // 十位
seg_Buf[7] = freq_value % 10; // 个位
// 消除前导0（从左往右，把前导0改成"不显示"）
for(i = 3; seg_Buf[i] == 0 && i < 7; i++)
seg_Buf[i] = 10; // 10表示不显示（熄灭）
break;
case 1: // 周期显示界面(格式: n XXXXX)
seg_Buf[0] = 12; // 显示'n'（代表周期μs）
seg_Buf[1] = seg_Buf[2] = 10; // 熄灭第1-2位（不显示）
// 显示周期值（5位数字，单位μs，从万位到个位）
seg_Buf[3] = period_value / 10000 % 10; // 万位
seg_Buf[4] = period_value / 1000 % 10; // 千位
seg_Buf[5] = period_value / 100 % 10; // 百位
seg_Buf[6] = period_value / 10 % 10; // 十位
seg_Buf[7] = period_value % 10; // 个位
// 消除前导0（从左往右，把前导0改成"不显示"）
for(i = 3; seg_Buf[i] == 0 && i < 7; i++)
seg_Buf[i] = 10; // 10表示不显示（熄灭）
break;
case 2: // 电压显示界面(格式: U-X X.XX)
seg_Buf[0] = 13; // 显示'U'（代表Voltage）
seg_Buf[1] = 14; // 显示'-'（分隔符）
seg_Buf[2] = channel_select ? 3 : 1; // 显示通道编号（1或3）
seg_Buf[3] = seg_Buf[4] = 10; // 熄灭第3-4位（不显示）
// 根据选择的通道显示对应电压值（格式：X.XX）
if(channel_select == 0) // 通道1(光敏电阻)
{
seg_Buf[5] = (unsigned char)voltage_ch1 % 10 + '.'; // 个位+小数点
seg_Buf[6] = (unsigned int)(voltage_ch1 * 10) % 10; // 小数第1位
seg_Buf[7] = (unsigned int)(voltage_ch1 * 100) % 10; // 小数第2位
}
else // 通道3(电位器)
{
seg_Buf[5] = (unsigned char)voltage_ch3 % 10 + '.'; // 个位+小数点
seg_Buf[6] = (unsigned int)(voltage_ch3 * 10) % 10; // 小数第1位
seg_Buf[7] = (unsigned int)(voltage_ch3 * 100) % 10; // 小数第2位
}
break;
}
}
/* ========== LED控制函数 ========== */
void Led_Proc()
{
// LED1指示通道3电压是否超过保存值（电位器当前电压 > 保存的电压）
led_Buf[0] = (voltage_ch3 > voltage_saved);
// LED2指示当前频率是否超过保存值（当前频率 > 保存的频率）
led_Buf[1] = (freq_value > freq_saved);
// LED3/LED4/LED5指示当前界面（一个时间只有一个界面，对应LED点亮）
for(i = 0; i < 3; i++)
led_Buf[i + 2] = (i == display_mode); // i=0时LED3对应界面0，以此类推
}
/* ========== 计数器0初始化函数 ========== */
void Timer0_Init(void)
{
AUXR &= 0x7F; // 定时器时钟12T模式（传统8051时序）
TMOD &= 0xF0; // 清除Timer0原有设置
TMOD |= 0x05; // 设置Timer0为16位计数器模式（模式5），不自动重装载
TH0 = TL0 = 0x00; // 计数器初值清零（从0开始计数）
TF0 = 0; // 清除TF0中断标志（本代码未使用中断）
TR0 = 1; // 启动Timer0开始计数（外部脉冲从P3.4输入）
}
/* ========== 定时器1初始化函数 ========== */
void Timer1_Init(void) // 1毫秒@12.000MHz系统时钟
{
AUXR &= 0xBF; // 定时器时钟12T模式（定时器时钟 = 12MHz/12 = 1MHz）
TMOD &= 0x0F; // 清除Timer1原有设置
TMOD |= 0x10; // 设置Timer1为16位定时器模式（模式1）
TL1 = 0x18; // 设置定时初值低8位（65536-1000=64536=0xFC18）
TH1 = 0xFC; // 设置定时初值高8位
TF1 = 0; // 清除TF1中断标志
TR1 = 1; // 启动Timer1开始计时
EA = 1; // 使能总中断（全局中断开关）
ET1 = 1; // 使能Timer1中断（允许Timer1产生中断）
}
/* ========== 定时器1中断服务函数 ========== */
void Timer1_Server() interrupt 3
{
// 按键扫描减速控制（每10ms执行一次按键处理）
if(++key_Scan_Slow == 10) key_Scan_Slow = 0;
// 数码管数据刷新减速控制（每100ms执行一次数据更新）
if(++seg_Scan_Slow == 100) seg_Scan_Slow = 0;
// 频率测量核心逻辑（每1秒读取一次Timer0计数器值）
if(++count_1s_freq == 1000) // 1000次中断 = 1秒
{
count_1s_freq = 0; // 清零1秒定时器，开始下1秒计时
// 读取计数器值（16位数值：高8位左移8位 + 低8位）
freq_value = (TH0 << 8) | TL0;
// 清零计数器，重新开始下1秒的脉冲计数
TH0 = TL0 = 0x00;
}
// S7长按计时检测（达到1秒后保持最大值，用于判断长按）
if(key_Old == 7 && ++count_1s_key >= 1000) // S7按下时计时，达到1000（1秒）后保持
count_1s_key = 1000;
// 数码管动态扫描（每1ms扫描一位，8位数码管轮流点亮）
if(++seg_Pos == 8) seg_Pos = 0; // seg_Pos在0-7之间循环，对应8个数码管位置
// 判断当前位是否需要显示小数点（值>20表示需要小数点）
if(seg_Buf[seg_Pos] > 20)
Seg_Display(seg_Pos, seg_Buf[seg_Pos] - '.', 1); // 显示带小数点的数字
else
Seg_Display(seg_Pos, seg_Buf[seg_Pos], 0); // 显示不带小数点的数字
// LED硬件显示刷新（根据led_enable开关控制LED全亮/全灭）
Led_Display(led_Buf, led_enable);
}
/* ====================================主函数==================================== */
void main(void)
{
// 系统初始化（包括IO口配置、时钟设置等硬件初始化）
System_Init();
AD_Read(1); // 预读取AD通道1（激活AD模块，第一次读取可能无效）
Timer0_Init(); // 初始化Timer0（16位计数器，用于频率测量）
Timer1_Init(); // 初始化Timer1（1ms定时器，提供系统时基）
// 主循环（轮询式处理各模块任务）
while (1)
{
Key_Proc(); // 按键处理（检测按键动作，更新系统状态）
Seg_Proc(); // 数码管处理（准备显示数据，刷新显示内容）
Led_Proc(); // LED处理（更新LED状态，指示系统信息）
}
}系统特点总结
1. 硬件资源利用
- Timer0：16位计数器，精确测量外部脉冲频率
- Timer1：1ms系统时基，控制所有定时任务
- P3.4引脚：外部脉冲信号输入
- 双通道AD：同时支持光敏电阻和电位器电压采集
2. 软件设计亮点
- 分时处理：AD采集、周期计算分时执行，避免阻塞
- 节流控制：不同功能模块采用不同的执行频率
- 边沿检测：精确的按键按下/释放检测
- 长按识别：通过计时器实现1秒长按检测
3. 用户体验优化
- 多界面显示：频率、周期、电压三种显示模式
- 实时数据：100ms刷新率，保证数据显示的实时性
- 状态指示：LED直观显示系统状态和比较结果
- 操作便捷：S7按键实现短按/长按双功能
4. 工程实践价值
- 模块化设计：每个功能模块职责清晰，便于维护
- 代码规范：详细注释，变量命名规范
- 可扩展性：模块化架构便于添加新功能
- 稳定性：节流控制和分时处理保证系统稳定运行
本方案完整实现了题目要求的所有功能，代码结构清晰，注释详细，具有很强的实用性和学习价值。
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