5.2 对射式红外传感器旋转编码器计次

news2024/11/29 10:47:24

  1. 对射式红外传感器

1.1 接线图

VCC GND分别接电源的正负极

DO数字输出端，随意选择一个GPIO口

1.2 硬件原理

当挡光片或者编码盘在对射式红外传感器中间经过时，DO就会输出电平变化信号，电平跳变信号触发STM32 PB14号口中断，在中断函数中执行变量++程序，并在主循环里调用OLED中显示变量。

1.3 设计思路

  • 本次设计采用模块化编程，分为CountSensor.c、CountSensor.h、main.c三部分。

  • 先进行初始化

EXTI（中断)配置

1. 第⼀步，配置RCC，把所涉及到的外设时钟都打开 （GPIOB,AFIO(NVIC,EXTI无需打开)） 2. 第⼆步，配置GPIO，选择端口为输⼊模式 3. 第三步，配置AFIO，选择使⽤的⼀路GPIO，连接到EXTI 4. 第四步，配置EXTI，选择边沿触发⽅式，选择触发响应⽅式 5. 第五步，配置NVIC，给中断选择⼀个合适的优先级

最后通过NVIC，外部中断信号进入CPU,CPU收到中断信号，跳转到中断函数里执行中断程序。

EXTI和NVIC时钟默认是打开的，NVIC是内核的外设，内核的外设都不需要开启时钟，RCC 管的都是内核外的外设

1.4 知识储备 AFIO

  • 复位AFIO外设

void GPIO_AFIODeInit(void);

  • 锁定GPIO配置函数

锁定引脚的配置，防⽌意外更改

void GPIO_PinLockConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin);

  • 配置AFIO的事件输出功能函数

void GPIO_EventOutputConfig(uint8_t GPIO_PortSource,uint8_tGPIO_PinSource);
void GPIO_EventOutputCmd(FunctionalState NewState);

  • 引脚重映射函数

void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap,FunctionalStateNewState);

  • 配置AFIO的数据选择器

通过配置AFIO数据选择器，选择中断引脚。

void GPIO_EXTILineConfig(uint8_t GPIO_PortSource,uint8_tGPIO_PinSource);

  • 恢复上电默认的状态函数

void EXTI_DeInit(void);

1.5 知识储备EXTI

  • 清除EXTI配置，恢复上电默认的状态函数 

void EXTI_DeInit(void);

  • 根据结构体配置EXTI外设函数

void EXTI_Init(EXTI_InitTypedef* EXTI_InitStruct);

  • 给传⼊的结构体参数赋⼀个默认值函数

void EXTI_StructInit(EXTI_InitTypedef* EXTI_InitStruct);

  • 软件触发外部中断函数

调用函数，参数给⼀个指定的中断线，就能软件触发⼀次这个外部中断

void EXTI_GenerateSWInterrupt(uint32_t EXTI_Line);

下面四个是库函数的模板函数

在主程序里查看和清除标志位用下面两个函数

  • 获取指定的标志位是否被置1 

FlagStatus EXTI_GetFlagStatus(uint32_t EXTI_Line);

  • 对置1的标志位进⾏清除函数

void EXTI_ClearFlag(uint32_t EXTI_Line);

在中断函数里查看和清除标志位用下面两个

  • 在中断函数中获取标志位函数

ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line);

  • 清除中断挂起标志位函数

void EXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line);

1.6 知识储备NVIC

  • 中断分组函数 

void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);

  • 根据结构体⾥⾯的参数初始化NVIC函数

void NVIC_Init(NVIC_InitTypedef* NVIC_InitStruct);

  • 设置中断向量表函数

NVIC_SetVectorTable函数的功能是设置向量表的位置和偏移。其中输⼊参数中，对于32位 的OFFSET向量表基地址的偏移量对于FLASH，参数值必须⾼于0x08000100，对于RAM必 须⾼于0X100 

void NVIC_SetVectorTable(uint8_t NVIC_VectTab,uint32_t Offset);

  • 系统低功耗配置函数 

void NVIC_SystemLPConfig(uint8_t LowPowerMode,FunctionalStateNewState)

注意：中断函数要简短快速，不要在中断中执⾏Delay

1.7 程序设计

CountSensor.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

uint16_t CountSensor_Count;

void CountSensor_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//开启GPIOB的时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);//开启AFIO的时钟
    //配置GPIO
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义初始化结构体
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉输入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;//开启引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//设置响应速度
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//配置参数
    //配置AFIO
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);//配置AFIO外部中断引脚选择
    //配置EXTI
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;//定义外部中断结构体
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14;//指定配置中断线
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;//开启中断线路
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;//中断模式
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;//下降沿触发
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);//写入参数
    //指定中断分组
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;//定义NVIC结构体
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;//设置中断通道
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//通道使能
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//抢占优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;//响应优先级
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//写入参数
}
//返回中断统计次数
uint16_t CountSensor_Get(void)
{
    return CountSensor_Count;
}
//中断函数
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) == SET)//中断标志位判断是否为1
    {
        /*如果出现数据乱跳的现象，可再次判断引脚电平，以避免抖动*/
        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_14) == 0)
        {
            CountSensor_Count ++;//统计中断返回次数
        }
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);//清除中断标志位
    }
}

CountSensor.h

#ifndef __COUNT_SENSOR_H
#define __COUNT_SENSOR_H

void CountSensor_Init(void);
uint16_t CountSensor_Get(void);

#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "CountSensor.h"

int main(void)
{
    OLED_Init();
    CountSensor_Init();
    
    OLED_ShowString(1, 1, "Count:");/1行1列显示Count:
    
    while (1)
    {
        OLED_ShowNum(1, 7, CountSensor_Get(), 5);//一行七列显示返回次数，长度为5
    }
}

2. 旋转编码器计次

2.1 接线图

VCC GND接正负极，A，B相输出引脚，接到STM32的PB0和PB1引脚。

2.2 设计思路

本设计采用模块化编程，分为Encoder.c、Encoder.h、mian.c三部分。

2.3 程序设计

Encoder.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

int16_t Encoder_Count;

void CountSensor_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//开启GPIOB的时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);//开启AFIO的时钟
    //配置GPIO
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义初始化结构体
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉输入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 |GPIO_Pin_1;//开启引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//设置响应速度
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//配置参数
    //配置AFIO
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0);//配置AFIO外部中断引脚选择
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource1); 
    //配置EXTI
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;//定义外部中断结构体
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14;//指定配置中断线
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;//开启中断线路
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;//中断模式
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;//下降沿触发
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);//写入参数
    //指定中断分组
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;//定义NVIC结构体
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;//设置中断通道
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//通道使能
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//抢占优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;//响应优先级
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//写入参数

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;//设置中断通道
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//通道使能
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//抢占优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;//响应优先级
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//写入参数
}   

int16_t Encoder_Get(void)
{
    int16_t Temp;//定义临时变量，方便Count清零
    Temp = Encoder_Count;
    Encoder_Count = 0;
    return Temp;
}

void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) == SET)//中断标志位判断是否为1
    {
        /*如果出现数据乱跳的现象，可再次判断引脚电平，以避免抖动*/
        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)//读取输入高低电平
        {
            if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
            {
                Encoder_Count --;
            }
        }
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);//清除中断标志位
    }
}

void EXTI1_IRQHandler(void)//线路1中断函数
{
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) == SET)//中断标志位判断是否为1
    {
        /*如果出现数据乱跳的现象，可再次判断引脚电平，以避免抖动*/
        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)//读取输⼊⾼低电平
        {
            if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)
            {
                Encoder_Count ++;
            }
        }
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);//清除中断标志位
    }
}

Encoder.h

#ifndef __ENCODER_H
#define __ENCODER_H

void Encoder_Init(void);
int16_t Encoder_Get(void);

#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Encoder.h"

int16_t Num;

int main(void)
{
    OLED_Init();
    Encoder_Init();
    
    OLED_ShowString(1, 1, "Num:");
    
    while (1)
    {
        Num += Encoder_Get();
        OLED_ShowSignedNum(1, 5, Num, 5);
    }
}

完

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