在單片機設計中，往往需要在顯示屏上顯示多級操作菜單，每級菜單都有一些菜單項和對應的按鍵操作，以及為響應各種操作而執行的后續處理程序。參考文獻以函數指針為結構元素，把整個菜單結構拉伸成一個結構數組，內部包含了全部菜單項。這種方法沒有將菜單項數據與功能函數分開設計，而把菜單項數據寫在功能函數中，當菜單項數據需要改變時，必須修改功能函數，這在很大程度上限制了程序的通用性，不利于程序的維護。參考文獻在前者的基礎上略加改進，在原結構體中增加了菜單項顯示文字和按鍵復用標識，這使得結構體較為龐大，且菜單項的文字內容非常固定，保存在EEPROM中，無法靈活改變顯示內容和位置。參考文獻引入Windows系統下的窗口和消息機制實現多級菜單設計，該方法需要維護堆棧、消息隊列和窗口定時器等，設計過于復雜。

本文旨在提供一個輕量級的單片機多級菜單實現方法，以較少的系統資源消耗和簡單方便的方法完成菜單設計。考慮到菜單程序需要具備3個基本要素：一是每個菜單窗口要顯示的內容；二是每個窗口對應的按鍵定義與響應；三是窗口內菜單項之間切換和窗口之間的切換機制。因此，將菜單分為菜單窗口模塊和鍵盤處理模塊兩部分，獨立進行設計。

1 菜單窗口模塊設計

菜單窗口模塊主要功能是按照菜單窗口切換機制，實時完成窗口的顯示控制。

1．1 菜單窗口切換機制

菜單窗口切換機制包括兩點：一是不同窗口之間切換效果的實現；二是窗口內的同級菜單項之間滾動切換效果的實現。為實現上述功能，定義了兩個結構體MenuState和MenuItEMS。MenuState定義如下：

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? ? MenuState是一個與窗口跳轉和窗口顯示有關的結構體數組，用于全局調度各窗口之間的切換。其中，CurIndex是窗口的索引值，用來標識當前窗口。UPINdex、DnIndex、BackIndex用來標識當有“上頁”、“下頁”、“返回”按鍵操作時，程序應轉向的窗口。其取值為255時，表示無轉向窗口，取值在0～254時表示要轉向的窗口索引，因此本設計可支持255個菜單窗口，足以滿足工程應用需要。CurOperate是函數指針，用來指向當顯示當前窗口時，應執行的窗口顯示控制程序，以實現窗口的顯示。
? ? MenuItems是一個菜單項結構體，用以保存當前窗口的全部菜單項的顯示位置和內容，這個結構體的內容是隨著窗口的切換，在新窗口初始化過程中被更新的。這樣就滿足了窗口的切換和菜單項之間反顯滾動的需要。由于只保存與當前窗口有關的菜單項，因此，該結構體的系統資源消耗很小。
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Items包含了當前窗口內的所有菜單項，考慮到有的菜單項是沒有轉向窗口的，所以對應這種菜單項設置該值為255。當顯示一個窗口時，Items會被填入當前窗口的菜單項信息，并且填寫時是按照菜單項的先后順序依次構建的。這樣當有“上移”、“下移”按鍵操作時，就可迅速找到目標行，并反顯該行。

1．2 菜單窗口顯示控制

窗口顯示部分是將每一個菜單窗口都以一個獨立命名的函數形式封裝，函數里包括對Items進行賦值，在顯示屏指定位置顯示當前窗口的菜單項，以及根據需要完成畫點、畫線、畫按鈕等繪圖操作。這些函數彼此功能獨立，分別對應不同的菜單窗口，僅在窗口切換時賦予CurOperate即可，因此非常適合多人合作開發。

需要說明的是，菜單窗口的顯示控制是基于顯示屏的，工程中常用的是TFT屏或點陣液晶屏，使用時需要實現顯示屏的驅動程序，對屏進行初始化、讀、寫等操作，由于不是本文重點，因此這部分內容略過。

2 鍵盤處理模塊設計

? ??單片機的菜單操作多是以按鍵形式完成的，一般會有多個按鍵，分別對應不同功能。此外，也要考慮按鍵復用問題，也就是說，同一位置的按鍵在不同窗口內可能會有不同的功能定義，因此，要在程序中對按鍵進行采集、解析鍵值，以正確響應操作。按鍵處理的流程如圖1所示。

? ? 例如當按下“上頁”按鍵時，程序會接收到按鍵，根據當前所處的窗口解析該鍵定義，判斷為“上頁”；然后在窗口結構體數組Menu Index中取得要轉向窗口的索引值，根據索引值取得該窗口顯示控制程序的指針，并釋放菜單項結構體ItEMS，執行該窗口顯示控制程序。代碼如下：
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3 應用實例

? ??在某裝備模擬項目中，以AT89C52芯片為核心器件，顯示部分采用圖形點陣液晶顯示模組HG3202405V2-B-LWH-LV，外部復合功能按鍵6個，實現菜單設計。部分代碼如下：
? ?

? ? 主菜單窗口如圖2所示。

結語

單片機的多級菜單設計是項目開發中較為常見的問題，本文給出了解決方案并在項目中得到應用。其特點表現在兩個方面：一是系統開銷小，僅靠MenuState和MenuItEMS兩個結構體和幾個變量即可維護各窗口和窗口內的同級菜單項；二是模塊各部分功能獨立性強，各菜單窗口的顯示控制程序彼此獨立、互不影響，鍵盤處理程序也自成一體。因此，該方案模塊化程度高，開發過程簡單方便，擴展性好，可移植性強，適于團隊合作開發和維護。