【嵌入式-stm32電位器控制以及旋轉編碼器控制LED亮暗】

嵌入式-stm32電位器控制LED亮暗

  • 任務1
  • 代碼1
    • Key.c
    • Key.h
    • Timer.c
    • Timer.h
    • PWM.c
    • PWM.h
    • main.c
  • 實驗現象1
  • 任務2
  • 代碼2
    • Key.c
    • Key.h
    • main.c
  • 實驗現象2
  • 問題與解決
  • 總結

源碼框架取自江協科技，在此基礎上做擴展開發。

任務1

本文主要介紹利用stm32f103C8T6實現電位器控制PWM的占空比大小來改變LED亮暗程度，按鍵實現使用定時器非阻塞式，其中一個按鍵切換3個LED的控制狀態，另一個按鍵是重置當前的LED為熄滅狀態。

代碼1

Key.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "oled.h"
#include "PWM.h"
#include "AD.h"
#include "Key.h"
#include <stdio.h>extern uint16_t ADValue;			//定義AD值變量
uint8_t Key_Num;
/*** 函    數：按鍵初始化* 參    數：無* 返 回 值：無*/
void Key_Init(void)
{/*開啟時鐘*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);	
}  // 定義模式枚舉  
typedef enum {  MODE_PWM_CH2 = 0,  MODE_PWM_CH3,  MODE_PWM_CH4,  MODE_MAX  
} PWM_MODE;  // 全局變量  
volatile PWM_MODE currentMode = MODE_PWM_CH2;  
volatile uint16_t pwmValue = 0;  
volatile uint8_t resetFlag = 0;  
volatile uint8_t systemActive = 0;  //新增系統激活標志// 初始化顯示函數  
void Initial_Display(void) {  // 清屏  OLED_Clear();  // 顯示初始狀態  OLED_ShowString(1, 1, "System Ready");  OLED_ShowString(2, 1, "Active KEY1 ");  // 初始化時關閉所有LED  PWM_SetCompare2(0);  PWM_SetCompare3(0);  PWM_SetCompare4(0);   
}  uint8_t Key_GetNum(void)
{uint8_t Temp;           Temp = Key_Num;         //讀取按鍵鍵值Key_Num = 0; 					  //清零，防止重復觸發return Temp;
}uint8_t Key_GetState(void)
{if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_8) == 0){return 1;}if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_10) == 0){return 2;}return 0;   //無按鍵按下
}void Key_Tick(void)         
{static uint8_t Count; //靜態計數器，記錄中斷次數static uint8_t CurrState, PrevState;Count++;if(Count >= 20)   //20ms執行一次按鍵掃描（中斷周期為1ms）{Count = 0;PrevState = CurrState;         //保存前一次按鍵狀態CurrState = Key_GetState();    //讀取當前按鍵狀態//檢測按鍵釋放動作（下降沿）if(CurrState == 0 && PrevState != 0){Key_Num = PrevState;    //記錄按鍵值（1或者2）}}
}// 設置PWM的函數  
void SetPWM(uint16_t value) {  switch (currentMode) {  case MODE_PWM_CH2:  PWM_SetCompare2(value);  break;  case MODE_PWM_CH3:  PWM_SetCompare3(value);  break;  case MODE_PWM_CH4:  PWM_SetCompare4(value);  break;  }  
}  // 更新顯示模式函數  
void Update_ModeDisplay(void) {  // 清除原有模式顯示  OLED_Clear();  // 根據當前模式顯示  switch (currentMode) {  case MODE_PWM_CH2:  OLED_ShowString(1, 1, "Mode: CH2");  break;  case MODE_PWM_CH3:  OLED_ShowString(1, 1, "Mode: CH3");  break;  case MODE_PWM_CH4:  OLED_ShowString(1, 1, "Mode: CH4");  break;  }  // 顯示初始PWM值  OLED_ShowString(2, 1, "PWM:   0");  
}  /*OLED顯示70.5%函數*/
void ShowPwm_Percent(uint8_t Line, uint8_t Colum, uint16_t pwmValue)
{char str[16];uint16_t integer = pwmValue / 10;  //整數部分如70uint16_t decimal = pwmValue % 10;  //小鼠部分如5sprintf(str, "%4d.%1d%%",integer,decimal);OLED_ShowString(Line,Colum,str);
}// 按鍵控制函數  
void Key_control(void) {  uint8_t keyNum = Key_GetNum();  // 處理按鍵1：模式切換  if (keyNum == 1) {  // 重置標志清零  resetFlag = 0; if(systemActive == 0){systemActive = 1;currentMode = MODE_PWM_CH2;Update_ModeDisplay();}else{// 切換模式  currentMode++;  if (currentMode >= MODE_MAX) {  currentMode = MODE_PWM_CH2;  }  // 更新模式顯示  Update_ModeDisplay(); }				}  // 處理按鍵2：重置為全暗  if (keyNum == 2) {  // 設置重置標志  resetFlag = 1;  // 將當前通道設置為0  SetPWM(0);  pwmValue = 0;  // 顯示PWM值  OLED_ShowNum(2, 5, pwmValue, 3);  }  // 僅在非重置狀態下讀取ADC和設置PWM  if (resetFlag == 0 && systemActive) {  // 讀取ADC并設置PWM  //uint16_t adcValue = AD_GetValue();  pwmValue = (AD_GetValue() * 1000)/ 4095 ;  // 設置當前通道PWM  SetPWM(pwmValue);  // 顯示PWM值 OLED_ShowNum(3, 1, pwmValue, 4);  // 直接顯示pwmValue的值			ShowPwm_Percent(2, 4, pwmValue);//OLED_ShowNum(2, 5, pwmValue, 3);  }  
}

Key.h

#ifndef __KEY_H
#define __KEY_Hvoid Key_Init(void);
uint8_t Key_GetNum(void);
void Key_control(void);
void Initial_Display(void);
void SetPWM(uint16_t value);
void Key_Tick(void);
uint8_t Key_GetState(void);#endif

Timer.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid Timer_Init(void)
{RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);TIM_InternalClockConfig(TIM3);TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 1000 - 1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);TIM_ClearFlag(TIM3, TIM_FLAG_Update);TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}/*
void TIM2_IRQHandler(void)
{if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET){TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);}
}
*/

Timer.h

#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_Hvoid Timer_Init(void);#endif

PWM.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header/*** 函    數：PWM初始化* 參    數：無* 返 回 值：無*/void TIM2_PWM_Init(void)
{TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;	// 打開定時器2時鐘RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);																RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);		GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //GPIO采用復用推挽輸出模式GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_1; //TIM2同時產生三路PWM波 在管腳123 a11GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  //GPIO速度50MHZGPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);  //初始化函數 讓剛剛配置的參數 輸入到對應寄存器里面// 配置定時器2為PWM模式TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999; // PWM周期TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 720; // 72MHz/(71+1) = 1MHz，計數頻率為1MHzTIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);// 配置TIM2通道2為PWM模式TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; // 初始占空比0%TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);TIM_OC4Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);// 使能TIM2TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
/*** 函    數：PWM設置CCR* 參    數：Compare 要寫入的CCR的值，范圍：0~1000* 返 回 值：無* 注意事項：CCR和ARR共同決定占空比，此函數僅設置CCR的值，并不直接是占空比*           占空比Duty = CCR / (ARR + 1)*/void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare2(TIM2 ,Compare );	//設置CCR1的值
}
void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare3(TIM2 ,Compare );	//設置CCR1的值
}
void PWM_SetCompare4(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare4(TIM2 ,Compare );	//設置CCR1的值
}

PWM.h

#ifndef __PWM_H
#define __PWM_Hvoid TIM2_PWM_Init(void);void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare);
void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare);
void PWM_SetCompare4(uint16_t Compare);#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Key.h"
#include "sys.h"
#include "AD.h"
#include "PWM.h"
#include "Timer.h"/*全局變量*/
uint16_t ADValue;			//定義AD值變量int main(void)
{/*模塊初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化Key_Init();			//按鍵初始化AD_Init();			//AD初始化TIM2_PWM_Init();	//定時器2PWM初始化Timer_Init();/*OLED顯示靜態字符*/Initial_Display();while (1){//KeyNum=Key_GetNum();	//獲取鍵碼值Key_control();			//按鍵PWM控制}
}//中斷服務函數
//每次TIM3溢出時觸發中斷，調用Key_Tick()進行按鍵掃描
//清除中斷標志，避免重復進入中斷
void TIM3_IRQHandler(void)
{if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) == SET){Key_Tick();TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);}
}

實驗現象1

以下是通過電位器控制PWM輸出大小的值進而調暗LED
在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述
通過網盤分享的文件：電位器改變PWM輸出控制LED
鏈接: https://pan.baidu.com/s/1JrevfJ2GTsBqLyRb4Do39g 提取碼: 6688
在這里插入圖片描述

任務2

旋轉編碼器控制LED亮暗:
1、LED亮度控制：旋轉編碼器調節PWM占空比，控制LED亮度。
2、狀態顯示：OLED實時顯示當前PWM占空比（格式為XX.X%）。
3、模式切換：通過獨立按鍵切換PWM輸出通道（如CH2、CH3、CH4）。
4、系統激活與重置：按鍵控制系統的啟動和重置。
接線圖片來自江協議科技
在這里插入圖片描述

代碼2

1、模塊化代碼架構
編碼器驅動：通過外部中斷檢測旋轉方向，更新計數值。
PWM生成：配置定時器（如TIM2）的PWM模式，動態調節占空比。
OLED顯示：格式化顯示占空比和模式信息。
主控制邏輯：整合按鍵、編碼器和PWM功能，實現狀態機控制。

Key.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "oled.h"
#include "PWM.h"
#include "AD.h"
#include "Key.h"
#include "Encoder.h"
#include <stdio.h>uint8_t Key_Num;
signed Key_Encoder_Count = 0;
/*** 函    數：按鍵初始化* 參    數：無* 返 回 值：無*/
void Key_Init(void)
{/*開啟時鐘*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);	
}  // 定義模式枚舉  
typedef enum {  MODE_PWM_CH2 = 0,  MODE_PWM_CH3,  MODE_PWM_CH4,  MODE_MAX  
} PWM_MODE;  // 全局變量  
volatile PWM_MODE currentMode = MODE_PWM_CH2;  
volatile uint16_t pwmValue = 0;  
volatile uint8_t resetFlag = 0;  
volatile uint8_t systemActive = 0;  //新增系統激活標志// 初始化顯示函數  
void Initial_Display(void) {  // 清屏  OLED_Clear();  // 顯示初始狀態  OLED_ShowString(1, 1, "System Ready");  OLED_ShowString(2, 1, "Active KEY1 ");  // 初始化時關閉所有LED  PWM_SetCompare2(0);  PWM_SetCompare3(0);  PWM_SetCompare4(0);   
}  uint8_t Key_GetNum(void)
{uint8_t Temp;           Temp = Key_Num;         //讀取按鍵鍵值Key_Num = 0; 					  //清零，防止重復觸發return Temp;
}uint8_t Key_GetState(void)
{if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_8) == 0){return 1;}if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_10) == 0){return 2;}return 0;   //無按鍵按下
}void Key_Tick(void)         
{static uint8_t Count; //靜態計數器，記錄中斷次數static uint8_t CurrState, PrevState;Count++;if(Count >= 20)   //20ms執行一次按鍵掃描（中斷周期為1ms）{Count = 0;PrevState = CurrState;         //保存前一次按鍵狀態CurrState = Key_GetState();    //讀取當前按鍵狀態//檢測按鍵釋放動作（下降沿）if(CurrState == 0 && PrevState != 0){Key_Num = PrevState;    //記錄按鍵值（1或者2）}}
}// 設置PWM的函數  
void SetPWM(uint16_t value) {  switch (currentMode) {  case MODE_PWM_CH2:  PWM_SetCompare2(value);  break;  case MODE_PWM_CH3:  PWM_SetCompare3(value);  break;  case MODE_PWM_CH4:  PWM_SetCompare4(value);  break;  }  
}  // 更新顯示模式函數  
void Update_ModeDisplay(void) {  // 清除原有模式顯示  OLED_Clear();  // 根據當前模式顯示  switch (currentMode) {  case MODE_PWM_CH2:  OLED_ShowString(1, 1, "Mode: CH2");  break;  case MODE_PWM_CH3:  OLED_ShowString(1, 1, "Mode: CH3");  break;  case MODE_PWM_CH4:  OLED_ShowString(1, 1, "Mode: CH4");  break;  }  // 顯示初始PWM值  OLED_ShowString(2, 1, "PWM:   0");  
}  /*OLED顯示70.5%函數*/
void ShowPwm_Percent(uint8_t Line, uint8_t Colum, uint16_t pwmValue)
{char str[16];uint16_t integer = pwmValue / 10;  //整數部分如70uint16_t decimal = pwmValue % 10;  //小鼠部分如5sprintf(str, "%4d.%1d%%",integer,decimal);OLED_ShowString(Line,Colum,str);
}// 按鍵控制函數  
void Key_control(void) {  uint8_t keyNum = Key_GetNum();  // 處理按鍵1：模式切換  if (keyNum == 1) {  // 重置標志清零  resetFlag = 0; if(systemActive == 0){systemActive = 1;currentMode = MODE_PWM_CH2;Update_ModeDisplay();}else{// 切換模式  currentMode++;  if (currentMode >= MODE_MAX) {  currentMode = MODE_PWM_CH2;  }  // 更新模式顯示  Update_ModeDisplay(); }				}  // 處理按鍵2：重置為全暗  if (keyNum == 2) {  // 設置重置標志  resetFlag = 1;  // 將當前通道設置為0  SetPWM(0);  pwmValue = 0;  // 顯示PWM值  OLED_ShowNum(2, 5, pwmValue, 3);  }  // 僅在非重置狀態下讀取ADC和設置PWM  if (resetFlag == 0 && systemActive) {  Key_Encoder_Count += Encoder_Get();if(Key_Encoder_Count < 0){Key_Encoder_Count = 0;}if(Key_Encoder_Count > 100){Key_Encoder_Count = 100;}pwmValue = (Key_Encoder_Count * 10) ;  // 設置當前通道PWM  SetPWM(pwmValue);  // 顯示PWM值 OLED_ShowNum(3, 1, pwmValue, 4);  // 直接顯示pwmValue的值			ShowPwm_Percent(2, 4, pwmValue);//OLED_ShowNum(2, 5, pwmValue, 3);  }  
}

Key.h

#ifndef __KEY_H
#define __KEY_Hvoid Key_Init(void);
uint8_t Key_GetNum(void);
void Key_control(void);
void Initial_Display(void);
void SetPWM(uint16_t value);
void Key_Tick(void);
uint8_t Key_GetState(void);#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Key.h"
#include "sys.h"
#include "AD.h"
#include "PWM.h"
#include "Timer.h"
#include "Encoder.h"int main(void)
{/*模塊初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化Key_Init();			//按鍵初始化TIM2_PWM_Init();	//定時器2PWM初始化Timer_Init();Encoder_Init();/*OLED顯示靜態字符*/Initial_Display();while (1){Key_control();			//按鍵PWM控制}
}//中斷服務函數
//每次TIM3溢出時觸發中斷，調用Key_Tick()進行按鍵掃描
//清除中斷標志，避免重復進入中斷
void TIM3_IRQHandler(void)
{if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) == SET){Key_Tick();TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);}
}

實驗現象2

在這里插入圖片描述

在這里插入圖片描述

問題與解決

一上電程序卡死，原因是Timer3的中斷服務函數忘記清除相應的標志位。

總結

旋轉編碼器和電位器控制LED亮暗的區別
在這里插入圖片描述核心邏輯在于旋轉編碼器時中斷服務函數檢測旋轉方向，更新計數值，而電位器時ADC采樣。

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目錄 一、相關概念 1.spring框架 2.springcloud 3.SpringBoot項目 4.注解 5.SpringBoot的文件結構 6.啟動類原理 二、相關操作 1.Jar方式打包 2.自定義返回的業務狀態碼 3.Jackson 4.加載配置文件 5.異常處理 三、優化配置 1.簡化sql語句 2.查詢操作 復雜查詢 一…
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《雙影奇境》手機版上線？ToDesk用跨平臺技術實現「全設備云電腦3A游戲」

《雙影奇境》手機版上線？ToDesk用跨平臺技術實現「全設備云電腦3A游戲」

《雙影奇境》是由Hazelight Studios研發發行的一款雙人合作冒險類游戲&#xff0c;玩家們在游戲中將扮演米歐和佐伊兩位風格迥異的女作家&#xff0c;劇情講述的是她們被騙進入一臺意在竊取創意的機器后便陷入了自己創作的故事之中&#xff0c;并且必須相互依靠&#xff0c;努力…
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【教程】Windows下 Xshell 連接跳板機和開發機

【教程】Windows下 Xshell 連接跳板機和開發機

需求 使用遠程連接工具 Xshell 連接跳板機&#xff0c;再從跳板機連接開發機&#xff0c;用戶登陸方式為使用密鑰。 方法 首先&#xff0c;建立一個會話&#xff0c;用于配置跳板機信息和開發機轉跳信息&#xff1a; 在【連接】頁面&#xff0c;給跳板機取個名字&#xff0c…
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如何快速入門物聯網單片機開發？

如何快速入門物聯網單片機開發？

背景 物聯網單片機硬件開發涉及多個階段&#xff0c;元器件是否“自己設計”取決于具體需求。以下是詳細解答和學習方案&#xff1a; 一、元器件是否自己設計&#xff1f; 通用元器件&#xff1a; 大多數情況下&#xff0c;開發者直接使用現成的標準化元器件&#xff08;如電阻…
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每日一題（小白）模擬娛樂篇11

每日一題（小白）模擬娛樂篇11

由題可知就是要求計算一個數字&#xff0c;可以整除10進制的每一位&#xff0c;亦可以整除8進制和16進制的每一位。要求找出第2023個能夠在三個進制下同時被10進制整除的數字。 Java中已經封裝了進制轉換的方法&#xff0c;以下是一些常用的轉換方法&#xff1a;&#x1f447;…
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阿里巴巴langengine二次開發大模型平臺

阿里巴巴langengine二次開發大模型平臺

阿里巴巴LangEngine開源了&#xff01;支撐億級網關規模的高可用Java原生AI應用開發框架 - Leepy - 博客園 阿里國際AI應用搭建平臺建設之路(上) - 框架篇 基于java二次開發 目前Spring ai、spring ai alibaba 都是java版本的二次基礎能力 重要的是前端工作流 如何與 服務端的…
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