STC8增强型单片机开发day04-编程知识

热敏电阻

NTC(Negative Temperature Coefficient)是指随温度上升电阻减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料

原理图

在这里插入图片描述

ADC功能	引脚
ADC0	P1.0
ADC1	P1.1
ADC2	P5.4
ADC3	P1.3
ADC4	P1.4
ADC5	P1.5
ADC6	P1.6
ADC7	P1.7
ADC8	P0.0
ADC9	P0.1
ADC10	P0.2
ADC11	P0.3
ADC12	P0.4
ADC13	P0.5
ADC14	P0.6

温度计算步骤

1. 通过ADC采样计算出热敏电阻位置的电压

$\begin{aligned} \frac{V_{ntc}}{2.5} &= \frac{ADC\_Value}{4096} \\ \\ V_{ntc} &= 2.5 \times \frac{ADC\_Value}{4096} \end{aligned}$

○ ADC_Value就是通过ADC采样出来的的数值，范围是0-4096。
○ V_ntc即为对应的电压值

2. 通过欧姆定律计算热敏电阻的阻值

$\frac{V_{ntc}}{R_{ntc}} = \frac{3.3V-V_{ntc}}{R_{10K}} = \frac{3.3V}{R_{10K} + R_{ntc}}$

串联分压，电流不变。上面是热敏电阻ntc和10k电阻的电流等式，根据公式推导出热敏电阻的阻值计算公式：
$R_{ntc} = \frac{V_{ntc} \cdot R_{10k}}{3.3V-V_{ntc}}$

3. 通过阻值查表得到温度

在这里插入图片描述
采用表的方式来记录电阻值和温度的关系。
其中，表中记录的是阻值，下标记录的是温度。可以通过阻值比对，查询出下标，下标就是对应的温度。

u16 code temp_table[]= {58354, // -5555464, // -5452698, // -5350048, // -5247515, // -5145097, // -5042789, // -4940589, // -4838492, // -4736496, // -4634597, // -4532791, // -4431075, // -4329444, // -4227896, // -4126427, // -4025034, // -3923713, // -3822460, // -3721273, // -3620148, // -3519083, // -3418075, // -3317120, // -3216216, // -3115361, // -3014551, // -2913785, // -2813061, // -2712376, // -2611728, // -2511114, // -2410535, // -239986,  // -229468,  // -218977,  // -208513,  // -198075,  // -187660,  // -177267,  // -166896,  // -156545,  // -146212,  // -135898,  // -125601,  // -115319,  // -105053,  // -94801,  // -84562,  // -74336,  // -64122,  // -53920,  // -43728,  // -33546,  // -23374,  // -13211,  // 03057,  // 12910,  // 22771,  // 32639,  // 42515,  // 52396,  // 62284,  // 72177,  // 82076,  // 91978,  // 101889,  // 111802,  // 121720,  // 131642,  // 141568,  // 151497,  // 161430,  // 171366,  // 181306,  // 191248,  // 201193,  // 211141,  // 221092,  // 231044,  // 241000,  // 25957,   // 26916,   // 27877,   // 28840,   // 29805,   // 30771,   // 31739,   // 32709,   // 33679,   // 34652,   // 35625,   // 36600,   // 37576,   // 38552,   // 39530,   // 40509,   // 41489,   // 42470,   // 43452,   // 44434,   // 45417,   // 46401,   // 47386,   // 48371,   // 49358,   // 50344,   // 51331,   // 52318,   // 53306,   // 54295,   // 55284,   // 56274,   // 57264,   // 58254,   // 59245,   // 60236,   // 61228,   // 62220,   // 63212,   // 64205,   // 65198,   // 66191,   // 67184,   // 68178,   // 69172,   // 70166,   // 71160,   // 72155,   // 73150,   // 74145,   // 75140,   // 76135,   // 77131,   // 78126,   // 79122,   // 80118,   // 81115,   // 82111,   // 83107,   // 84104,   // 85101,   // 8697,    // 8794,    // 8891,    // 8989,    // 9086,    // 9183,    // 9281,    // 9378,    // 9476,    // 9574,    // 9671,    // 9769,    // 9867,    // 9965,    // 10063,    // 10161,    // 10260,    // 10358,    // 10456,    // 10555,    // 10653,    // 10752,    // 10850,    // 10949,    // 11047,    // 11146,    // 11245,    // 11343,    // 11442,    // 11541,    // 11640,    // 11739,    // 11838,    // 11937,    // 12036,    // 12135,    // 12234,    // 12333,    // 12432,    // 125
};

代码参考

创建NTC.h，写入如下内容

#ifndef __NTC_H__
#define __NTC_H__#include "Config.h"// 求绝对值
#define abs(x)	((x > 0) ? (x) : (-(x)))#define NTC_GPIO			GPIO_P0#define NTC_GPIO_PIN	GPIO_Pin_4#define NTC_ACD_CH		ADC_CH12// 初始化NTC
void NTC_init();// 获取温度值
int NTC_get_temperature();#endif

创建一个NTC.c文件，写入如下内容，请自行将temp_table拷贝进来

#include "NTC.h"
#include "GPIO.h"
#include "ADC.h"
#include "NVIC.h"
#include <stdio.h>static void GPIO_config(void) {GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义GPIO_InitStructure.Pin  = NTC_GPIO_PIN;		//指定要初始化的IO,GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_HighZ;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PPGPIO_Inilize(NTC_GPIO, &GPIO_InitStructure);//初始化
}/******************* AD配置函数 *******************/
void	ADC_config(void)
{ADC_InitTypeDef		ADC_InitStructure;		//结构定义ADC_InitStructure.ADC_SMPduty   = 31;		//ADC 模拟信号采样时间控制, 0~31（注意： SMPDUTY 一定不能设置小于 10）ADC_InitStructure.ADC_CsSetup   = 0;		//ADC 通道选择时间控制 0(默认),1ADC_InitStructure.ADC_CsHold    = 1;		//ADC 通道选择保持时间控制 0,1(默认),2,3ADC_InitStructure.ADC_Speed     = ADC_SPEED_2X1T;		//设置 ADC 工作时钟频率	ADC_SPEED_2X1T~ADC_SPEED_2X16TADC_InitStructure.ADC_AdjResult = ADC_RIGHT_JUSTIFIED;	//ADC结果调整,	ADC_LEFT_JUSTIFIED,ADC_RIGHT_JUSTIFIEDADC_Inilize(&ADC_InitStructure);		//初始化ADC_PowerControl(ENABLE);				//ADC电源开关, ENABLE或DISABLENVIC_ADC_Init(DISABLE,Priority_0);		//中断使能, ENABLE/DISABLE; 优先级(低到高) Priority_0,Priority_1,Priority_2,Priority_3
}// 初始化NTC
void NTC_init() {GPIO_config();ADC_config();
}static int search_temp(float rst_Rx10){int i, min_index = 0;// 计算数组长度int len = sizeof(temp_table) / sizeof(u16);// 记录最小差值 float min_diff = abs(rst_Rx10 - temp_table[0]);for (i = 1; i < len; i++){// 计算数组里每一个阻值和rst_Rx10的差值float diff = abs(rst_Rx10 - temp_table[i]);// 得到差值最小元素对应的索引iif(diff < min_diff){// 如果有更小的差值，赋值min_diff = diff;min_index = i;}}printf("len: %d R: %.2f min_diff: %.2f min_index: %d \n", len, rst_Rx10, min_diff, min_index);return min_index;
}// 获取温度值
int NTC_get_temperature() {u16 adc_value;float rst_V;float rst_R;int rst_T;// 获取对应的ADC值adc_value = Get_ADCResult(NTC_ACD_CH);// adc_value返回的值范围 0 -> 4096// 等同于P05引脚的电压值和Vref的占比  1024// X = ADC_V  * Vref / 4096// 计算电压rst_V = adc_value * 2.5 / 4096;// 计算电阻值rst_R = rst_V * 10 / (3.3 - rst_V);// 9.36KΩ 将阻值兑换成温度rst_T = search_temp(rst_R * 100) - 55;printf("ADC: %d voltage: %.2f R = %.2f T = %d℃ \n", adc_value, rst_V, rst_R, (int)rst_T);return rst_T;
}

main函数中：


int rst_T;
NTC_init();rst_T = NTC_get_temperature();
printf("温度：%d \n", rst_T);

独立按键

原理图

在这里插入图片描述

按键消抖

软件延时法：在按键按下时，使用软件延时一段时间，例如10毫秒，然后再检测按键是否还处于按下状态，如果是，则认为按键有效。这种方法简单易行，但会浪费一定的处理器时间，同时需要根据实际情况调整延时时间。
硬件滤波法：在按键输入引脚上添加RC滤波电路，可以有效地去除按键信号上的瞬间噪声。这种方法对于高频噪声的去除效果较好，但需要一定的电路设计能力。
程序消抖法：在程序中记录按键前后两次的状态，如果两次状态不同，则认为按键有效。这种方法可以根据需要调整检测时间，消抖效果较好，但需要额外的程序设计。

我们采用程序消抖法。

软件设计

要求

当用户按下，或者松开按键时，捕获到这个事件。将事件通过串口发出来。

分析

监控引脚的高低电平变化。记录状态，比对实时状态。
● 监控：死循环去读取电平信息
● 记录与比对：通过变量记录，实时拿到当前状态，与记录的上一次进行比对。

实现单个按钮

#include "Config.h"
#include "Delay.h"
#include "GPIO.h"
#include "UART.h"
#include "NVIC.h"
#include "Switch.h"#define KEY1 P51void GPIO_config(void) {P5_MODE_IO_PU(GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4);
}void UART_config(void) {COMx_InitDefine		COMx_InitStructure;					//结构定义COMx_InitStructure.UART_Mode      = UART_8bit_BRTx;	//模式, UART_ShiftRight,UART_8bit_BRTx,UART_9bit,UART_9bit_BRTxCOMx_InitStructure.UART_BRT_Use   = BRT_Timer1;			//选择波特率发生器, BRT_Timer1, BRT_Timer2 (注意: 串口2固定使用BRT_Timer2)COMx_InitStructure.UART_BaudRate  = 115200ul;			//波特率, 一般 110 ~ 115200COMx_InitStructure.UART_RxEnable  = ENABLE;				//接收允许,   ENABLE或DISABLECOMx_InitStructure.BaudRateDouble = DISABLE;			//波特率加倍, ENABLE或DISABLEUART_Configuration(UART1, &COMx_InitStructure);		//初始化串口1 UART1,UART2,UART3,UART4NVIC_UART1_Init(ENABLE,Priority_1);		//中断使能, ENABLE/DISABLE; 优先级(低到高) Priority_0,Priority_1,Priority_2,Priority_3UART1_SW(UART1_SW_P30_P31);		// 引脚选择, UART1_SW_P30_P31,UART1_SW_P36_P37,UART1_SW_P16_P17,UART1_SW_P43_P44
}u8 last_key_state = 1; // 抬起void main(){GPIO_config();UART_config();EA = 1;while(1){if(KEY1 == 1 && last_key_state == 0){ // 当前是抬起Up 1, 上一次是按下Down 0printf("KEY1 up\n");last_key_state = 1;}else if(KEY1 == 0 && last_key_state == 1){// 当前是按下Down 0, 上一次是抬起Up 1printf("KEY1 down\n");	last_key_state = 0;}delay_ms(20);}
}

实现多个按钮

#include "Config.h"
#include "Delay.h"
#include "GPIO.h"
#include "UART.h"
#include "NVIC.h"
#include "Switch.h"#define KEY1 P51
#define KEY2 P52
#define KEY3 P53
#define KEY4 P54void GPIO_config(void) {P5_MODE_IO_PU(GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4);
}void UART_config(void) {COMx_InitDefine		COMx_InitStructure;					//结构定义COMx_InitStructure.UART_Mode      = UART_8bit_BRTx;	//模式, UART_ShiftRight,UART_8bit_BRTx,UART_9bit,UART_9bit_BRTxCOMx_InitStructure.UART_BRT_Use   = BRT_Timer1;			//选择波特率发生器, BRT_Timer1, BRT_Timer2 (注意: 串口2固定使用BRT_Timer2)COMx_InitStructure.UART_BaudRate  = 115200ul;			//波特率, 一般 110 ~ 115200COMx_InitStructure.UART_RxEnable  = ENABLE;				//接收允许,   ENABLE或DISABLECOMx_InitStructure.BaudRateDouble = DISABLE;			//波特率加倍, ENABLE或DISABLEUART_Configuration(UART1, &COMx_InitStructure);		//初始化串口1 UART1,UART2,UART3,UART4NVIC_UART1_Init(ENABLE,Priority_1);		//中断使能, ENABLE/DISABLE; 优先级(低到高) Priority_0,Priority_1,Priority_2,Priority_3UART1_SW(UART1_SW_P30_P31);		// 引脚选择, UART1_SW_P30_P31,UART1_SW_P36_P37,UART1_SW_P16_P17,UART1_SW_P43_P44
}#define	DOWN	0
#define	UP		1u8 last_key_states[] = {UP, UP, UP, UP};		// key的最后一次状态// 判断指定位置【是否是】按下或抬起
#define	IS_KEY_DOWN(i)		last_key_states[i] == DOWN
#define	IS_KEY_UP(i)		last_key_states[i] == UP// 将指定位置值【设置】为按下或抬起
#define SET_KEY_DOWN(i)		last_key_states[i] = DOWN
#define SET_KEY_UP(i)		last_key_states[i] = UPvoid main(){GPIO_config();UART_config();EA = 1;while(1){if(KEY1 && IS_KEY_DOWN(0)){ // 这次是抬起Up 1, 上一次是按下Down 0printf("KEY1 up\n");SET_KEY_UP(0);}else if(!KEY1 && IS_KEY_UP(0)){// 这次是按下Down 0, 上一次是抬起Up 1printf("KEY1 down\n");	SET_KEY_DOWN(0);}if(KEY2 && IS_KEY_DOWN(1)){ // 这次是抬起Up 1, 上一次是按下Down 0printf("KEY2 up\n");SET_KEY_UP(1);}else if(!KEY2 && IS_KEY_UP(1)){// 这次是按下Down 0, 上一次是抬起Up 1printf("KEY2 down\n");	SET_KEY_DOWN(1);}if(KEY3 && IS_KEY_DOWN(2)){ // 这次是抬起Up 1, 上一次是按下Down 0printf("KEY3 up\n");SET_KEY_UP(2);}else if(!KEY3 && IS_KEY_UP(2)){// 这次是按下Down 0, 上一次是抬起Up 1printf("KEY3 down\n");	SET_KEY_DOWN(2);}if(KEY4 && IS_KEY_DOWN(3)){ // 这次是抬起Up 1, 上一次是按下Down 0printf("KEY4 up\n");SET_KEY_UP(3);}else if(!KEY4 && IS_KEY_UP(3)){// 这次是按下Down 0, 上一次是抬起Up 1printf("KEY4 down\n");	SET_KEY_DOWN(3);}delay_ms(20);}
}

使用位操作存储状态

// P51, P52, P53, P54
//u8 last_key_states[] = {UP, UP, UP, UP}; 
// 0b 0 0 0 0 - 1 1 1 1
u8 last_key_states = 0x0F; 	// KEY最后一次状态的8个位（只使用低4位）// 判断指定位置【是否】是按下
//  0b 0 0 0 0 - 0 0 0 0
//& 0b 0 0 0 0 - 0 1 0 0		----- 判断指定位i=2是否是0
//  0b 0 0 0 0 - 0 0 0 0			== 0
#define IS_KEY_DOWN(i)			(last_key_states & (1 << i)) == 0// 判断指定位置【是否】是抬起
//  0b 0 0 0 0 - 1 1 0 0
//& 0b 0 0 0 0 - 1 0 0 0		----- 判断指定位i=3是否是1
//  0b 0 0 0 0 - 1 0 0 0			> 0
#define IS_KEY_UP(i)			(last_key_states & (1 << i)) > 0// 将指定位置值【设置】为按下
//   0b 0 0 0 0 - 1 1 0 0			
//&= 0b 1 1 1 1 - 1 0 1 1		------ 将指定位i=2设置为0，按下
//&=~0b 0 0 0 0 - 0 1 0 0
//	 0b 0 0 0 0 - 1 0 0 0		
#define SET_KEY_DOWN(i)			last_key_states &= ~(1 << i)// 将指定位置值【设置】为抬起
//   0b 0 0 0 0 - 1 1 0 0			
//|= 0b 0 0 0 0 - 0 0 1 0		------ 将指定位i=1设置为1，抬起
//   0b 0 0 0 0 - 1 1 1 0
#define SET_KEY_UP(i)			last_key_states |= (1 << i)