“蓝桥杯” 第八届全国软件和信息技术专业人才大赛个人赛
（电子类）模拟试题-单片机设计与开发项目
第二部分：实践题
“电压、频率采集设备”设计任务书
一. 功能简述
“电压、频率采集设备”能够实现测量信号频率和电压，修改、存储工作参数，记录、查询事件等功能，系统由按键单元、ADC采集单元、显示单元、数据存储单元组成，系统框图如图1所示：
数码管显示
电压测量
单片机 E2PROM 频率测量 矩阵键盘 图1. 系统框图
实时时钟 二. 设计任务及要求
1. 频率信号测量
使用竞赛板NE555方波信号发生器产生用于频率测量功能测试的方波信号，信号频
率范围为500Hz ~ 20KHz，电位器RB3调节信号频率，可使用“跳线帽”将单片机P34引脚与方波信号发生器输出引脚NET_SIG短接。 2. 电压信号测量
使用竞赛板上RB2电位器输出测试电压信号，信号输出范围为0V-5V。 3. 实时时钟功能
读取DS1302实时时钟芯片，并通过数码管显示时间数据，设备上电后初始时间配置为23时 59分55秒。
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4. 记录与输出功能
根据给定硬件的性能参数，设计合理的采样周期，当电压低于电压下限VL或高于电压上限VH时，将事件类型和发生时间保存到E2PROM中。设备中只需保存最近一次发生的电压波动情况，数据存储格式可自行定义。 电 压
T1:电压超过VH
T2：电压低于VL
VH VL 时间
上图例，电压连续变化过程中，在T1和T2时刻会触发事件记录功能。 5. 显示与按键控制
5.1 4x4矩阵键盘按键功能定义如图2所示：
图2. 按键功能定义
5.2 按键S7定义为“时钟”按键，按下后，数码管显示当前时钟信息，显示界面如图3所示：
S5
S9
S13
S17
频率
查询
S7 S11 S15 S19
时钟 加
S6 S10S14 S18
电压 减
S4 S8 S12 S16
功能 空
1 时 2 - 分隔符 0 分 0 - 分隔符 0 秒 2 图3. 时间显示界面
在时钟显示界面下，S4功能按键为时钟调整按键，按下S4，循环切换选择时、分、秒，对应的显示单元1秒间隔亮灭，通过“加、减”按键调整当前选择的时间单位，再次按下按键S7返回到时钟显示界面，完成时钟配置功能。
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小时 S4 分钟 S4 S4 秒钟
时钟调整状态下，“加、减”按键可令当前选择调整的时间增加或减少1个单位。 5.3 按键S6定义为“电压测量”按键，按下后，启动电压测量功能，数码管显示格式如图4所示：
- 1 界面编号：1 - 8 熄灭 1 5 0 0 信号电压：1500mV 图4：电压测量界面
电压测量界面下，S4功能按键为电压阈值调整按键，按下S4，循环选择电压上限、下限，对应的显示单元1秒间隔亮灭，通过“加、减”按键调整电压阈值，再次按下按键S6返回到电压测量界面，完成电压阈值配置功能并将新的参数写入E2RPOM。
2 0 0 0 1 0 0 0 VH电压上限2000mV（默认值） VL电压下限1000mV（默认值） 图5. 电压阈值设定界面
上限VH S4 S4 电压阈值调整状态下，“加、减”按键可令当前选择调整的阈值增加或减少500mV。 5.4 按键S5定义为“频率测量”按键，按下后，启动频率测量功能，设备采集输入P34引脚的信号频率，数码管切换到“频率测量”显示界面，“频率测量”功能下，按键S4定义为“周期/频率”按键，可以进行频率和周期数据的切换显示，显示界面如图6、7所示：
下限VL - 2 界面编号：2 - 0 1 0 信号频率：1KHz 0 0 图6. 频率测量显示界面-频率
- 2 界面编号：2 - 0 1 0 信号频率：1us 0 0 图7. 频率测量显示界面-周期
5.5 按键S9定义为“查询按键”，按下后，显示最近一次电压波动发生的时间和波动类型，显示格式如图8、9所示：
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8 8 8 熄灭 8 8 8 0 0 事件类型：00 图8. 事件查询界面-事件类型
在事件查询界面下，功能按键S4可切换显示事件时间和事件类型，“00”表示低于下限事件，“01”表示超出上限事件。
1 时 3 - 分隔符 5 分 0 - 分隔符 1 秒 2 图9. 事件查询界面-发生时间
6. 说明
6.1 最近一次电压波动发生时间和类型、电压上限VH、电压下限VL保存在E2PROM中，设备重新上电后，能够从存储器中获取参数和数据。
6.2 建立一个准考证号命名的txt文档，写出作品设定的单片机内部振荡器频率，保存在考生文件夹中。
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