STC8增强型单片机开发day03

news2025/11/5 0:25:03

中断系统INT

中断的概念

中断系统是为使 CPU 具有对外界紧急事件的实时处理能力而设置的。
当中央处理机 CPU 正在处理某件事的时候外界发生了紧急事件请求，要求 CPU 暂停当前的工作,转而去处理这个紧急事件，处理完以后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作，这样的过程称为中断。实现这种功能的部件称为中断系统，请示 CPU 中断的请求源称为中断源。微型机的中断系统一般允许多人中断源，当几个中新源同时向 CPU 请求中断，要求为它服务的时候，这就存在 CPU 优先响应哪一个中断源请求的问题。通常根据中断源的轻重缓急排队，优先处理最紧急事件的中断请求源，即规定每一个中断源有一个优先级别。CPU 总是先响应优先级别最高的中断请求。
在这里插入图片描述
当 CPU 正在处理一个中断源请求的时候(执行相应的中断服务程序)，发生了另外一个优先级比它还高的中断源请求。如果 CPU 能够暂停对原来中断源的服务程序,转而去处理优先级更高的中断请求源处理完以后，再回到原低级中断服务程序，这样的过程称为中断嵌套。这样的中断系统称为多级中新系统，没有中断嵌套功能的中断系统称为单级中断系统。

在这里插入图片描述
用户可以用关总中断允许位(EA/IE.7)或相应中断的允许位屏蔽相应的中断请求，也可以用打开相应的中断允许位来使 CPU 响应相应的中断申请,每一个中断源可以用软件独立地控制为开中断或关中断状态，部分中断的优先级别均可用软件设置。高优先级的中断请求可以打断低优先级的中断，反之，低优先级的中断请求不可以打断高优先级的中断。当两个相同优先级的中断同时产生时，将由查询次序来决定系统先响应哪个中断。

中断源

能请示CPU中断的请求源为中断源。STC8H中的中断源如下图
在这里插入图片描述

中断寄存器

通过STC8H的用户手册可以查询到所有的中断寄存器，以及中断请求位信息。
http://www.stcmcudata.com/STC8F-DATASHEET/STC8H.pdf

中断函数

通过 interrupt关键字定义中断函数。示例如下:

void UART1_int (void) interrupt 0
{
}

● UART1_int是中断函数的名称，可以随意取，按照自己的需求定
● interrupt是中断函数的标记，说明当前函数是中断函数
● 0是中断次序，这个就需要根据自己业务，查询用户手册来定。
中断函数，可以理解为回调函数，就是这个函数定义出来了，在什么时机调用，不是我们做的，是系统自己调用的。而我们关心的是，某个事件触发了这个函数调用，我们可以在这个函数中写自己的逻辑。

验证Uart的中断函数

接收时亮灯，发送时灭灯

sfr		P5M1 	= 0xC9;
sfr		P5M0 	= 0xCA;
sfr		P5 		= 0xC8;
sbit	P53		= P5^3;

sfr     T2L     =   0xd7;
sfr     T2H     =   0xd6;
sfr     AUXR    =   0x8e;

sfr		IE		= 0xA8;
sbit	EA		= IE^7;
sbit	ES		= IE^4;

sfr		SCON	= 0x98;
sfr		SBUF	= 0x99;
sbit	RI		= SCON^0;
sbit	TI		= SCON^1;


void uart_hello(void) interrupt 4 {
	if(RI) {
        // 如果接收寄存器RI触发了中断，打开灯
		RI = 0;
		P53 = 1;//开
	} 
	
	if(TI) {
        // 如果发送寄存器TI触发了中断，关掉灯
		TI = 0;
		P53 = 0;//关
	}
}


void Delay1000ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;

	i = 57;
	j = 27;
	k = 112;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

int main() {
	P5M1 &= ~0x08,	P5M0 |=  0x08; //推挽输出
	
	SCON = 0x50;
	T2L = 0xe8; //65536-11059200/115200/4=0FFE8H
	T2H = 0xff;
	AUXR = 0x15;//启动定时器
	
	EA = 1;
	ES = 1;
	
	P53 = 0;
	
	while(1) {
        // 休眠1000ms
		Delay1000ms();
        // 发送一个数据0x11
		SBUF = 0x11;
        // 将TI位寄存器置为1 (这里可以不设置, 只要给SBUF赋值了, TI也会自动变为1)
		TI = 1;
	}
}

完成的内容有：
● 配置Uart初始化，包括定时发生器
● 查询几个寄存器地址：SBUF，IE

系统时钟

时钟与周期

系统时钟

系统时钟是指计算机中用于控制各个设备协调工作的定时器。它是计算机的主频，是CPU和外设工作的基础，通常表示为以赫兹为单位的频率，如1MHz，10MHz等等。

系统时钟的时钟信号，通常以晶振的形式提供。STC8H单片机支持外部晶振和内部晶振两种时钟源，可以通过相应的配置来选择使用哪种时钟源。

时钟周期

时钟周期是系统时钟一个完整的周期所需的时间。它的倒数就是时钟频率，即每秒钟发生的时钟周期数。例如，STC8H的时钟频率为24MHz，那么每个时钟周期的时间就是1/24MHz=41.67ns。

机器周期

也叫做指令周期。指令周期是一条指令的执行时间。
早期的STC8H单片机的机器周期为12个时钟周期。现在的STC8H可以有两种配置，一个是1T，一个是12T。

● 12T也就是早期的配置，假设当系统时钟为24MHz时，每个机器周期的时间就是12 * 41.67ns = 500ns。

● 1T是芯片架构升级后的，每个机器周期的时间为 1 * 41.67ns = 41.67ns.。

NOP指令

NOP指令是一种汇编指令，表示“no operation”（不执行任何操作）。它不会改变寄存器的值，也不会修改存储器中的数据。在程序中插入NOP指令可以用于延时或调整代码的执行顺序。

在大多数处理器中，NOP指令会被翻译成一个或多个机器指令来实现其“不执行任何操作”的效果。在STC8H单片机中，NOP指令被翻译成一条长度为1个字节的指令，不做任何操作。

NOP指令在某些情况下也被用于填充一些未使用的空间，使程序的大小达到特定的大小或对齐要求。在编写汇编代码时，程序员可以在代码中插入NOP指令来占用空间，使得代码和数据能够对齐在内存中的特定地址上，以提高程序的执行效率。

我们可以理解为让程序执行时，睡1个NOP指令周期的时长。

库函数系统时钟配置

在config.h中，配置系统时钟频率。

//#define MAIN_Fosc		22118400L	//定义主时钟
//#define MAIN_Fosc		12000000L	//定义主时钟
//#define MAIN_Fosc		11059200L	//定义主时钟
//#define MAIN_Fosc		 5529600L	//定义主时钟
#define MAIN_Fosc		24000000L	//定义主时钟

根据实际情况配置系统时钟。

值得注意的是，在系统时钟配置确定后，烧录时的时钟频率和此处配置的频率应该保持一致，否则会出现一些奇奇怪怪的错误。

测试不同时钟的执行周期

睡眠一个指令周期，观测高低电平变化时长。切换不同主频，体会主频不同带来了什么变化？

#include "config.h"
#include "GPIO.h"
#include "delay.h"


void GPIO_config(void) {
	GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_3;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P5, &GPIO_InitStructure);//初始化
}

int main() {
	GPIO_config();
	
	while(1) {
		P53 = 1;
		NOP1();
		P53 = 0;
		//NOP1();
	}
}

以下为几种主频下的高低变化情况
在这里插入图片描述
以上是24M主频

在这里插入图片描述
以上是12M主频
在这里插入图片描述
以上是6M主频

小结：

● 主频越高，执行速度越快。
● 主频越高，干扰越强，越容易出现问题。

extern关键字

extern理解

extern是C语言中的一个关键字，用于说明一个全局变量或函数的定义不在本文件中，而在其他文件中，告诉编译器该变量或函数已经在别的文件中定义过了。

在C语言中，如果要在一个源文件中使用另一个源文件中定义的全局变量或函数，需要使用extern关键字声明一下该变量或函数，这样编译器才能知道该变量或函数已经在其他文件中定义过了。

extern变量

以下是extern关键字的用法和示例：
在一个源文件中定义全局变量，然后在另一个源文件中使用该变量：

 `driver.c`
int global_var = 10;

`main.c`
#include <stdio.h> 

extern int global_var; // 声明全局变量
int main() {
	printf("%d\n", global_var); // 使用全局变量
	return 0;
}

extern函数

在一个源文件中定义函数，然后在另一个源文件中使用该函数：

 `driver.c`
int add(int a, int b) { 
	return a + b;
}

`main.c`
extern int add(int a, int b); // 声明函数
int main() {
    int result = add(1, 2); // 使用函数
    printf("%d\n", result);
    return 0;
}

头文件中定义

需要注意的是，如果在一个源文件中定义了一个全局变量或函数，并且该变量或函数要在多个源文件中使用，那么需要将该变量或函数的定义放在一个头文件中，并在其他源文件中包含该头文件。

例如，将上面的global_var和add函数的定义放在一个头文件中：

`myheader.h`
extern int global_var;
extern int add(int a, int b);

然后在其他源文件中包含该头文件即可使用该变量和函数：

`myimpl.c`
#include "myheader.h" 

int global_var = 10;

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}


`test.c`
#include <stdio.h>
#include "myheader.h"
int main() {
    printf("%d\n", global_var);
    int result = add(1, 2);
    printf("%d\n", result);
    return 0;
}

定时器Timer⭐

定时器

定时器是一种计时装置，通常由一个晶体振荡器提供时钟信号，可以计时一定的时间后执行相应的操作。在单片机中，定时器一般是由计数器和时钟源组成的，可以用来产生一定时间间隔的中断信号，或者用于测量输入信号的周期和占空比等。定时器通常具有多种工作模式和计数方式，可以灵活地应用于各种场合。

STC8H内置了5个16位定时器：T0，T1，T2，T3，T4.

Timer案例

使用定时器，控制板载LED高低电平输出。

// main.c
#include "Config.h"
#include "Timer.h"
#include "GPIO.h"
#include "NVIC.h"

void GPIO_config(void) {
	GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_3;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;		//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P5, &GPIO_InitStructure);	//初始化
}
//int arr[];
//int counter = 3;

void TIMER_config(void) {
	TIM_InitTypeDef		TIM_InitStructure;						//结构定义

	//定时器0做16位自动重装, 中断频率为100000HZ，中断函数从P6.7取反输出50KHZ方波信号.
	TIM_InitStructure.TIM_Mode      = TIM_16BitAutoReload;	//指定工作模式,   TIM_16BitAutoReload,TIM_16Bit,TIM_8BitAutoReload,TIM_16BitAutoReloadNoMask
	TIM_InitStructure.TIM_ClkSource = TIM_CLOCK_1T;		//指定时钟源,     TIM_CLOCK_1T,TIM_CLOCK_12T,TIM_CLOCK_Ext
	TIM_InitStructure.TIM_ClkOut    = DISABLE;				//是否输出高速脉冲, ENABLE或DISABLE
	TIM_InitStructure.TIM_Value     = 65536UL - (MAIN_Fosc / 1000UL);	// 初值,指定Timer频率 1000hz (每秒执行1000次，每次1ms（周期））
																		// 不要小于367hz (2.7ms周期)
																		// 不要大于1 000 000hz 一百万 （1us周期)
	TIM_InitStructure.TIM_Run       = ENABLE;				//是否初始化后启动定时器, ENABLE或DISABLE
	Timer_Inilize(Timer0,&TIM_InitStructure);				//初始化Timer0	  Timer0,Timer1,Timer2,Timer3,Timer4
	NVIC_Timer0_Init(ENABLE,Priority_0);		//中断使能, ENABLE/DISABLE; 优先级(低到高) Priority_0,Priority_1,Priority_2,Priority_3
	
}                 
void main(){
	GPIO_config();
	TIMER_config();
	// 开启全局中断
	EA = 1;
	
	P53 = 0;		// 熄灯
	
	while(1);
}

// Timer_Isr.c
//========================================================================
// 函数: Timer0_ISR_Handler
// 描述: Timer0中断函数.
// 参数: none.
// 返回: none.
// 版本: V1.0, 2020-09-23
//========================================================================
void Timer0_ISR_Handler (void) interrupt TMR0_VECTOR		//进中断时已经清除标志
{
	// TODO: 在此处添加用户代码
   P53 = ~P53;
}

定时器配置理解

工作模式

工作模式指的是计数方式，timer的计数是在主频计数的基础上，来进行数数的。timer有16位的计数器，通过计数器来计数来确定定时器运行的时长，在关键位置触发定时中断。
● 16位自动重装载模式：可以被设置成定时或者计数两种模式，每当定时器溢出时就会触发中断或者输出信号。
● 16位不可重装载模式：计数值达到设定值后，定时器就会停止计数，需要重新初始化才能继续计数。
● 8位自动重装载模式：8位计数器溢出时触发中断或输出信号。
● 不可屏蔽中断的16位自动重装载模式：16位计数器溢出时触发中断或输出信号，并且可以通过软件或硬件方式清除定时器计数器的值。
通常使用16位自动重装载模式.

中断配置

中断配置是为了打开中断开关的，从而可以触发中断回调的，如果不配置，将无法触发中断回调。

时钟源

可配置的是重要有两个：
● 1T: 跟随主频。
● 12T: 进行12分频。

是否输出高速脉冲

TIM_ClkOut，可以配置DISABLE或者ENABLE
如果配置ENABLE，则P3.5端口会同步输出时钟脉冲

时钟周期设置

时钟周期指的是1秒钟执行多少次timer中断。
在这里插入图片描述

​TIM_InitStructure.TIM_Value = 65536UL - (MAIN_Fosc / 10000UL);

以上配置中，TIM_InitStructure.TIM_Value最终会转化位寄存器配置。

其中，10000UL表示的就是时钟周期，意思就是这个timer回调1秒钟要调用 10000次。

注意时钟周期的取值范围，通过以上数学公式，(MAIN_Fosc / Timer频率)不能大于65536UL;理论上时钟周期可以无限大，经过测试，最大值为500000UL,也就是2us调用1次。但是，我们要考虑到，如果timer设置到这么高的频率，你在回调中执行的代码时长就不能超过这个值。如果是24M主频，1个时钟周期为 1/24MHz=41.67ns，但是一个指令通常由多个时钟周期组成，一段代码又由多个指令组成，这么一算，可做的操作就很少了。因此我们不要设置得那么大。

启动配置

配置定时器的启动

STC8扩展板

LED灯

原理图

在这里插入图片描述

控制分析

S8550 PNP 特性

在这里插入图片描述
B: base, 基极。（理解：基于/根据 这个条件做什么事情）
E: emitter, 发射极。（理解：发射端）
C: collector, 集电极。（理解：收集电的区域，用电的器件在这个区域）
PNP型三极管，E极为输入端，C极为输出端，B极为控制端
B极 为高电平时，E极到C极的电路截止，无法导通。
B极 为低电平时，E极到C极的电路打开，正常导通。

开关控制

通过引脚 LED_SW来控制 B极是否为高低电平来控制是否导通

LED控制

在这里插入图片描述
通过LED的负极控制灯是否亮。如果负极为低则亮，负极为高则不亮。

功能设计

点亮LED

点亮灯泡1

几种GPIO模式
  1. 准双向口，也称为弱上拉模式，可做输入和输出操作，电流小，通常作为信号功能使用
  2. 推挽输出，也称为强上拉模式，作为输出操作，电流持续，作为功率输出
  3. 开漏输出，可做输入和输出操作，需要外部提供上拉电阻
  4. 高阻输入，电流无法输入，但是可以外部输入电平会拉高或拉低其位寄存器，用于数模转换
三极管特点

三极管是电流控制的器件，如果需要三极管导通或是关闭，需要持续给B极输入电流。（相对于mos管而言，三极管功耗较大，mos管耗电要少很多）

示例代码：

#include "config.h"
#include "GPIO.h"
#include "delay.h"

void	GPIO_config(void)
{
	GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_7;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;		//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P2,&GPIO_InitStructure);	//初始化
	
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_5;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_OUT_PP;		//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P4,&GPIO_InitStructure);	//初始化
}


int main() {
	//GPIO 初始化	
	GPIO_config();
	
	// led 开关打开
	P45 = 0;
	
	while(1) {
		P27 = 1;
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		P27 = 0;
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
	}
	
	return 0;
}
走马灯

实现灯的顺序点亮

#include "config.h"
#include "GPIO.h"
#include "delay.h"

#define LED1		P27
#define LED2		P26
#define LED3		P15
#define LED4		P14
#define LED5		P23
#define LED6		P22
#define LED7		P21
#define LED8		P20
#define LED_SW	P45

void GPIO_config(void) {
	GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_5;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_OUT_PP;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P4, &GPIO_InitStructure);//初始化
	
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P1, &GPIO_InitStructure);//初始化
	
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P2, &GPIO_InitStructure);//初始化
}


int main() {
	int i;
	GPIO_config();
	
	EA = 1;
	
	LED_SW = 0;
	while(1) {
		for(i = 0;i < 8;i++) {
			LED1 = i == 0 ? 0 : 1;
			LED2 = i == 1 ? 0 : 1;
			LED3 = i == 2 ? 0 : 1;
			LED4 = i == 3 ? 0 : 1;
			LED5 = i == 4 ? 0 : 1;
			LED6 = i == 5 ? 0 : 1;
			LED7 = i == 6 ? 0 : 1;
			LED8 = i == 7 ? 0 : 1;
			delay_ms(100);
		}
		for(i = 7;i >= 0;i--) {
			LED1 = i == 0 ? 0 : 1;
			LED2 = i == 1 ? 0 : 1;
			LED3 = i == 2 ? 0 : 1;
			LED4 = i == 3 ? 0 : 1;
			LED5 = i == 4 ? 0 : 1;
			LED6 = i == 5 ? 0 : 1;
			LED7 = i == 6 ? 0 : 1;
			LED8 = i == 7 ? 0 : 1;
			delay_ms(100);
		}
	}
}

LED呼吸灯(PWM)⭐⭐

PWM基础概念

PWM全称是脉宽调制（Pulse Width Modulation），是一种通过改变信号的脉冲宽度来控制电路输出的技术。PWM技术在工业自动化、电机控制、LED调光等领域广泛应用。

PWM是一种将数字信号转换为模拟信号的技术，它通过改变信号的占空比来控制输出的电平。在STC8H中，PWM输出的频率和占空比可以由程序控制，因此可以用来控制各种电机、灯光和其他设备的亮度、速度等参数。

STC8H芯片

STC8H 系列的单片机内部集成了8 通道 16 位高级PWM 定时器，分成两周期可不同的 PWM，分别命名为 PWMA 和PWMB ，可分别单独设置。

第一组 PWMA 可配置成4 组互补/对称/死区控制的PWM 或捕捉外部信号。

第二组 PWMB 可配置成4 路PWM 输出或捕捉外部信号。

两组 PWM 的时钟频率可分别独立设置。
在这里插入图片描述
PWM与引脚对应关系如下图：
在这里插入图片描述

PWMA应用

控制引脚P2.7实现LED灯1的呼吸效果。

  1. 拷贝所需库文件（其他必备库请自行准备）
    a. STC8H_PWM.cSTC8H_PWM.h
    b. NVIC.cNVIC.h
    c. Switch.h
  2. 导入头文件，初始化宏及全局变量
#include "Config.h"
#include "GPIO.h"
#include "Delay.h"
#include "NVIC.h"
#include "Switch.h"
#include "STC8H_PWM.h"

#define LED_SW	P45

#define LED1		P27
#define LED2		P26
#define LED3		P15

#define FREQ		1000

#define PERIOD 	((MAIN_Fosc / FREQ) - 1)	// 周期

PWMx_Duty dutyA;
  1. 配置GPIO
void GPIO_config(void) {
    GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义
    // LED_SW
    GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_5;		//指定要初始化的IO,
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_OUT_PP;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
    GPIO_Inilize(GPIO_P4, &GPIO_InitStructure);//初始化
    // P2
    GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;		//指定要初始化的IO,
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
    GPIO_Inilize(GPIO_P2, &GPIO_InitStructure);//初始化
}
  1. 配置PWM
void	PWM_config(void)
{
    PWMx_InitDefine		PWMx_InitStructure;
		
	// 配置PWM4
    PWMx_InitStructure.PWM_Mode    =	CCMRn_PWM_MODE2;	//模式,		CCMRn_FREEZE,CCMRn_MATCH_VALID,CCMRn_MATCH_INVALID,CCMRn_ROLLOVER,CCMRn_FORCE_INVALID,CCMRn_FORCE_VALID,CCMRn_PWM_MODE1,CCMRn_PWM_MODE2
    PWMx_InitStructure.PWM_Duty    =  0;								//PWM占空比时间, 0~Period
    PWMx_InitStructure.PWM_EnoSelect  = ENO4P | ENO4N;	//输出通道选择,	ENO1P,ENO1N,ENO2P,ENO2N,ENO3P,ENO3N,ENO4P,ENO4N / ENO5P,ENO6P,ENO7P,ENO8P
    PWM_Configuration(PWM4, &PWMx_InitStructure);

	// 配置PWMA
    PWMx_InitStructure.PWM_Period   = PERIOD;					//周期时间,   0~65535
    PWMx_InitStructure.PWM_DeadTime = 0;					//死区发生器设置, 0~255
    PWMx_InitStructure.PWM_MainOutEnable= ENABLE;			//主输出使能, ENABLE,DISABLE
    PWMx_InitStructure.PWM_CEN_Enable   = ENABLE;			//使能计数器, ENABLE,DISABLE
    PWM_Configuration(PWMA, &PWMx_InitStructure);			//初始化PWM通用寄存器,  PWMA,PWMB

	// 切换PWM4选择PWM4_SW_P26_P27
    PWM4_SW(PWM4_SW_P26_P27);			//PWM4_SW_P16_P17,PWM4_SW_P26_P27,PWM4_SW_P66_P67,PWM4_SW_P34_P33

	// 初始化PWMA的中断
    NVIC_PWM_Init(PWMA,DISABLE,Priority_0);
}
  1. 编写Main函数

void main() {
    char direction = 1;
    u8 duty_percent = 0;// 0 -> 100

    EAXSFR();		/* 扩展寄存器访问使能， 必写！ */
    GPIO_config();
    PWM_config();
    EA = 1;

    // 总开关
    LED_SW = 0;
    LED1 = 0; // P2.7 PWM4
    LED2 = 0;
    LED3 = 0;

    // 循环之前，设置一次pwm（可选）
    dutyA.PWM4_Duty = PERIOD * duty_percent / 100;
    UpdatePwm(PWM4, &dutyA);
    // 0 -> 100
    while(1) {
        duty_percent += direction;
        // 让duty_percent一直在0-100来回往返
        if(duty_percent >= 100) {
            duty_percent = 100;
            direction = -1;
        } else if(duty_percent <= 0) {
            duty_percent = 0;
            direction = 1;
        }
        // 修改PWM4的duty
        dutyA.PWM4_Duty = PERIOD * duty_percent / 100;
        UpdatePwm(PWM4, &dutyA);
				
        delay_ms(10);
    }
}

PWM配置详解

周期

系统主频：1秒钟计数多少次。

代码中的PWM周期(PWM Period)，指的是按N等份切分1秒钟，每个等份的计数值。

在这里插入图片描述
例如上图，我们按照8等份切分1秒钟的总计数值MAIN_Fosc（主频），每个PWM周期的计数值为：

PWM_Period = MAIN_Fosc / 8 = 24M / 8 = 3M = 3 000 000 单位为次。

即如果将这个3M作为Period参数，可以得到PWM方波每个周期的时长为：

1 / 8 = 0.125s

代码中的配置：

#define PERIOD 	(MAIN_Fosc / FREQ)	// 周期
PWMx_InitStructure.PWM_Period   		= PERIOD - 1;

配置的是周期中的计数值。

我们的理解策略：通常我们不关心计数值，关心的是1秒钟执行多少次（即频率Hz），也就是一秒钟多少个周期。

因此在代码MAIN_Fosc / 1000中的1000表示的是1秒钟多少个周期（即频率Hz）。

MAIN_Fosc / 1000表示的是每个周期的计数值。那为什么要-1呢？因为计数器是从0开始计数的。

占空比

在一个PWM的周期计数中，高电平的计数时长百分比。
在这里插入图片描述

模式

● 冻结: CCMRn_FREEZE
● 匹配时设置通道 n 的输出为有效电平: CCMRn_MATCH_VALID
● 匹配时设置通道 n 的输出为无效电平: CCMRn_MATCH_INVALID
● 翻转: CCMRn_ROLLOVER
● 强制为无效电平: CCMRn_FORCE_INVALID
● 强制为有效电平: CCMRn_FORCE_VALID
● PWM 模式 1: CCMRn_PWM_MODE1
● PWM 模式 2: CCMRn_PWM_MODE2

常用的为PWM 模式 1PWM 模式 2

PWM 模式 1和PWM 模式 2是反向的，一个占空比越大越亮，一个是越小越亮。

使能PWM
PWMx_InitStructure.PWM_MainOutEnable= ENABLE;			//主输出使能, ENABLE,DISABLE
PWMx_InitStructure.PWM_CEN_Enable   = ENABLE;			//使能计数器, ENABLE,DISABLE
PWM_Configuration(PWMA, &PWMx_InitStructure);			//初始化PWM通用寄存器,  PWMA,PWMB
引脚配置
PWM4_SW(PWM4_SW_P26_P27);

使能配置成功后，pwm才能工作。
如果运行中pwm想停止掉，也可以通过配置使能来停止。

EAXSFR扩展寄存器

由于PWM的配置相关特殊功能寄存器位于扩展RAM区域，访问这些寄存器,需先将P_SW2的BIT7设置为1,才可正常读写。

EAXSFR();		/* 扩展寄存器访问使能 */

详细可参见STC8手册：
● 3.1.2 《外设端口切换控制寄存器 2（P_SW2）》
● 9.2.8 《扩展 SFR 使能寄存器 EAXFR 的使用说明》

震动马达

原理图

在这里插入图片描述

控制分析

S8050 NPN三极管特性

NPN型三极管的工作原理是基于PN结和PNP型晶体管的工作原理。

当外加正向电压时，发射区的P型半导体被注入少量的N型载流子（电子），这些电子被加速并向基区移动。在基区，电子与空穴结合，从而减少了空穴的浓度。当基区浓度低于发射区浓度时，电子会进一步扩散到集电区，导致集电区产生电流。

当外加反向电压时，PN结会被反向偏置。此时，电子和空穴被吸引到PN结中心，从而阻止了电流的流动。
在这里插入图片描述
B: base, 基极。（理解：基于/根据 这个条件做什么事情）
E: emitter, 发射极。（理解：发射端，入口）
C: collector, 集电极。（理解：收集电的区域，用电的器件在这个区域）
NPN型三极管，C极为输入端，E极为输出端，B极为控制端
B极 为高电平时，C极到E极的电路导通。
B极 为低电平时，E极到C极的电路断开。

震动控制

通过P0.1引脚控制马达震动

功能设计

实现震动马达的震动。

#include "Config.h"
#include "GPIO.h"
#include "Delay.h"

#define MOTOR P01

void GPIO_config(void) {
	GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_1;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_OUT_PP;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P0, &GPIO_InitStructure);//初始化
}


int main() {
	int i;
	GPIO_config();
	
	EA = 1;
	
	while(1) {
		MOTOR = 1;
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		MOTOR = 0;
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
		delay_ms(250);
	}
}

实现的是1秒钟控制一次马达震动。

震动马达PWM

PWMB的应用

实现不同占空比下的震动的效果

拷贝依赖
  1. STC8H_PWM.hSTC8H_PWM.c
  2. NVIC.hNVIC.c
  3. Switch.h

实现main.c

#include "Config.h"
#include "Delay.h"
#include "GPIO.h"
#include "STC8H_PWM.h"
#include "NVIC.h"
#include "Switch.h"

#define MOTOR P01

#define PREQ			1000

#define PERIOD (MAIN_Fosc / PREQ)

void GPIO_config(void) {
	GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_1;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P0, &GPIO_InitStructure);//初始化
}
void	PWM_config(void)
{
	PWMx_InitDefine		PWMx_InitStructure;

	PWMx_InitStructure.PWM_Mode    		=	CCMRn_PWM_MODE1;	//模式,		CCMRn_FREEZE,CCMRn_MATCH_VALID,CCMRn_MATCH_INVALID,CCMRn_ROLLOVER,CCMRn_FORCE_INVALID,CCMRn_FORCE_VALID,CCMRn_PWM_MODE1,CCMRn_PWM_MODE2
	PWMx_InitStructure.PWM_Duty    		=  0;	//PWM占空比时间, 0~Period
	PWMx_InitStructure.PWM_EnoSelect  = ENO6P;				//输出通道选择,	ENO1P,ENO1N,ENO2P,ENO2N,ENO3P,ENO3N,ENO4P,ENO4N / ENO5P,ENO6P,ENO7P,ENO8P
	PWM_Configuration(PWM6, &PWMx_InitStructure);			//初始化PWM,  PWMA,PWMB

	PWMx_InitStructure.PWM_Period   = PERIOD - 1;					//周期时间,   0~65535
	PWMx_InitStructure.PWM_DeadTime = 0;					//死区发生器设置, 0~255
	PWMx_InitStructure.PWM_MainOutEnable= ENABLE;			//主输出使能, ENABLE,DISABLE
	PWMx_InitStructure.PWM_CEN_Enable   = ENABLE;			//使能计数器, ENABLE,DISABLE
	PWM_Configuration(PWMB, &PWMx_InitStructure);			//初始化PWM通用寄存器,  PWMA,PWMB

	PWM6_SW(PWM6_SW_P01);					//PWM6_SW_P21,PWM6_SW_P54,PWM6_SW_P01,PWM6_SW_P75

	NVIC_PWM_Init(PWMB,DISABLE,Priority_0);
}

void main(){
	PWMx_Duty duty;
	u8 duty_percent = 0; // 0 - 100
	
	EAXSFR();
	
	GPIO_config();
	PWM_config();
	
	duty.PWM6_Duty = 0;
	UpdatePwm(PWM6, &duty);
	while(1){
		delay_ms(10);
		
		// 设置占空比
		duty.PWM6_Duty = PERIOD * duty_percent / 100;
		UpdatePwm(PWMB, &duty);
		
		// 修改占空比 0 -> 100
		duty_percent++;
		if(duty_percent > 100){
			duty_percent = 0;
		}
		
	}
}

电位器案例(ADC)⭐⭐

案例介绍

通过控制滑动变阻器，来观察电压变化。

在这里插入图片描述

  1. 通过万用表测量 P0.5位置的电压
  2. 通过代码读取出 P0.5位置的电压

万用表测量

  1. 调整万用表到电压测量位
  2. 正极接P0.5
  3. 负极接GND
  4. 读取值

ADC概念

ADC(Analog to Digital Converter 模数转换器）是一种将模拟信号转换为数字信号的电路。在电子系统中，模拟信号常常需要转换为数字信号进行处理和存储。模数转换的基本原理是将模拟信号进行采样，并将采样值量化为数字表示。
● 采样：是指在一定时间间隔内对模拟信号进行测量，并将测量值存储在数字形式的数据中
● 量化：是将这些连续的模拟信号值离散化为一系列数字值，通常使用二进制表示。
简单理解，ADC是把模拟信号转换为数字信号的工具，我们可以认为，一个信号有强弱之分，强弱的体现为电压的高低。在数字电路中，只有0和1之分，也就是高电平或低电平。那么体现不了这个强弱。ADC的作用就是体现强弱，精确化的拿到具体的值。

应用场景：

  1. 医疗设备：如心电图、血压计之类。
  2. 音频信号处理：在数字音频处理中，ADC将模拟音频信号转换为数字信号，然后可以进行数字信号处理和存储。
  3. 电力系统：测量电压。
    总之，需要知道信号强弱的，需要将模拟信号转为数字信号的都会用到ADC。

STC8H芯片有15个通道的ADC功能引脚：

ADC功能引脚
ADC0P1.0
ADC1P1.1
ADC2P5.4
ADC3P1.3
ADC4P1.4
ADC5P1.5
ADC6P1.6
ADC7P1.7
ADC8P0.0
ADC9P0.1
ADC10P0.2
ADC11P0.3
ADC12P0.4
ADC13P0.5
ADC14P0.6

代码实现

IO初始化为高阻输入
void GPIO_config(void) {
    GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义
    GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_5;		//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_PP
    GPIO_Inilize(GPIO_P0, &GPIO_InitStructure);//初始化
}
ADC配置逻辑
/******************* 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),1
	ADC_InitStructure.ADC_CsHold    = 1;		//ADC 通道选择保持时间控制 0,1(默认),2,3
	ADC_InitStructure.ADC_Speed     = ADC_SPEED_2X1T;		//设置 ADC 工作时钟频率	ADC_SPEED_2X1T~ADC_SPEED_2X16T
	ADC_InitStructure.ADC_AdjResult = ADC_RIGHT_JUSTIFIED;	//ADC结果调整,	ADC_LEFT_JUSTIFIED,ADC_RIGHT_JUSTIFIED
	ADC_Inilize(&ADC_InitStructure);		//初始化
	ADC_PowerControl(ENABLE);				//ADC电源开关, ENABLE或DISABLE
	NVIC_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
}
数据读取与转换
result = Get_ADCResult(ADC_CH13);
v = result * 2.5 / 4096;

芯片基准电压，参考ADC_VRef+引脚，此引脚设计如下：
在这里插入图片描述

ADC为12位精度的，意思是最大值是2的12次方，值为4096.

ADC的这个最大值，表示的是最大测量范围：

  1. 数值最大为4096
  2. 测量的电压值不能超过基准电压
  3. 基准电压对应的值为4096
    记住：我们用4096表示基准电压。

以上原理图中，基准电压由 VREF电压决定。这个电路中用到了一个芯片CJ431/CD431，这是一款电压基准芯片，会恒定的输出2.5V电压。
在我们的设计方案中，理论上可以不使用这个电压基准芯片的，直接连接3V3，但是LDO的输出稳定性不够，因此使用电压基准芯片会更为准确。

由以上我们可以得出：

  1. 基准电压为：2.5V
  2. 基准电压对应的数值是4096
  3. 测量的值为ADC引脚
  4. 电压值的计算：
    在这里插入图片描述

反向得到电源输入电压

  1. 将ADC_Vref+引脚接到VCC管脚
  2. MCU_Vcc = 4096 * 1.19V / 12位ADC转换结果(CH15)

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