STC8增强型单片机开发【LED呼吸灯(PWM)⭐⭐】

目录

一、引言

二、硬件准备

三、PWM技术概述

四、电路设计

五、代码编写

 EAXSFR：

六、编译与下载

七、测试与调试

八、总结

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一、引言

在嵌入式系统开发中，LED呼吸灯是一种常见的示例项目，它不仅能够展示PWM（脉冲宽度调制）技术的应用，还能为系统增添一丝动感和美感。STC8系列增强型单片机凭借其高性能和丰富的功能，非常适合用于LED呼吸灯的开发。本文将详细介绍如何使用STC8增强型单片机实现LED呼吸灯效果。

二、硬件准备

1. STC8增强型单片机开发板
2. LED灯珠
3. 限流电阻
4. 杜邦线若干

三、PWM技术概述

PWM技术是一种通过调整方波的占空比来模拟输出电压的模拟技术。在LED呼吸灯项目中，我们可以利用PWM技术调整LED的亮度，实现呼吸效果。

四、电路设计

将LED灯珠的正极通过限流电阻连接到STC8单片机的PWM输出引脚，LED的负极连接到单片机的GND引脚。注意选择合适的限流电阻，以免损坏LED或单片机。

五、代码编写

以下是一个基于STC8增强型单片机的LED呼吸灯代码示例：

#include "STC8G_H_GPIO.h"
#include "STC8G_H_UART.h"
#include "STC8G_H_NVIC.h"
#include "STC8H_PWM.h"
#include "Config.h"
#include "STC8G_H_Delay.h"
#include "STC8G_H_Switch.h"

#define LED_SW	P45
#define LED1		P27
#define LED2		P26
#define LED3		P15
#define FREQ		1000

#define PERIOD 	MAIN_Fosc / 1000ul// 周期
/*
 Period = 24000000L / 1000ul
        = 24000

	所以现在Period的结果为24000
*/

// 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_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_P4, &GPIO_InitStructure);//初始化
    // P2
    GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_0;		//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_P2, &GPIO_InitStructure);//初始化
    // P1
    GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_4 | 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_P1, &GPIO_InitStructure);//初始化
}

// 配置UART
void UART_config(void) {
    // >>> 记得添加 NVIC.c, UART.c, UART_Isr.c <<<
    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_BRTx
    COMx_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 ~ 115200
    COMx_InitStructure.UART_RxEnable  = ENABLE;				//接收允许,   ENABLE或DISABLE
    COMx_InitStructure.BaudRateDouble = DISABLE;			//波特率加倍, ENABLE或DISABLE
    UART_Configuration(UART1, &COMx_InitStructure);		//初始化串口1 UART1,UART2,UART3,UART4

    NVIC_UART1_Init(ENABLE,Priority_1);		//中断使能, ENABLE/DISABLE; 优先级(低到高) Priority_0,Priority_1,Priority_2,Priority_3
    UART1_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
}

// 配置PWM
void	PWM_config(void)
{

    // 配置三个部分：PWMA，PWM通道，选择引脚
    PWMx_InitDefine		PWMx_InitStructure;
    /*
    CCMRn_PWM_MODE1：默认全部输出低电平，当占空比大于0时，高电平的占比会随着占空比逐渐增大
    CCMRn_PWM_MODE2：默认全部输出高电平，当占空比大于0时，低电平的占比会随着占空比逐渐增大
    */

    // 配置PWM4
    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  = ENO4P | ENO4N | ENO1P | ENO1N | ENO2P | ENO2N | ENO3P | ENO3N;	//输出通道选择,	ENO1P,ENO1N,ENO2P,ENO2N,ENO3P,ENO3N,ENO4P,ENO4N / ENO5P,ENO6P,ENO7P,ENO8P

    // 配置PWM通道
    PWM_Configuration(PWM4, &PWMx_InitStructure);  	// 配置PWM4通道
    PWM_Configuration(PWM3, &PWMx_InitStructure);	 	//  配置PWM3通道
    PWM_Configuration(PWM2, &PWMx_InitStructure);		//  配置PWM2通道
    PWM_Configuration(PWM1, &PWMx_InitStructure);		//  配置PWM1通道

    PWM4_SW(PWM4_SW_P26_P27);	 // 配置PWM4的引脚
    PWM3_SW(PWM3_SW_P14_P15);	 // 配置PWM3的引脚
    PWM2_SW(PWM2_SW_P22_P23);	 // 配置PWM2的引脚
    PWM1_SW(PWM1_SW_P20_P21);	 // 配置PWM1的引脚
    // 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

    // 需要中断吗？PWMA是有中断的，但是我们不用。
}

int main() {
    int precent_duty = 0; // 表示占位比的百分比  0~100 / 100 = 0~1 * 24000 = 占空比
    int direction = 1; // 方向   用于表示PWM占空比的增加或减少方向（1表示增加，-1表示减少）。
    PWMx_Duty duty;    // 结构体 在STC8H_PWM.h的第713到723行，用于存储PWM设置信息


    // 打开中断总开关
    EA = 1;

    // 打开PWM使用的扩展RAM寄存器，不打开PWM不能工作，必须配置！
    EAXSFR();

    // 1. 设置工作模式
    GPIO_config();
    UART_config();
    // 2. 配置PWM的工作参数
    PWM_config();
    // 3. 打开LED_SW总开关
    LED_SW = 0;
    // 4. 开启呼吸灯
    while(1) {
        // 呼吸灯效果实现
        precent_duty = precent_duty + direction; // 0~100  // 根据direction的值增加或减少percent_duty
        // 确保precent_duty的值在0至100之间【限制】
        if(precent_duty >= 100) {		// 如果percent_duty的值大于等于100
            precent_duty = 100;			// 给percent_duty设置为100
            direction = -1;					//  给direction设置为-1
            // 表示减少占位比
        } else if(precent_duty <= 0) {		// 如果percent_duty的值小于等于0
            precent_duty = 0;
            direction = 1;
            // 表示增加占位比
        }
        // 个人理解【占位比越高马达越强，占位比越低马达越弱，根据while循环一直执行这处代码】
        // percent_duty为100时  direction为-1 占位比开始减少，占位比越低，马达得到的平均电压越低，马达动力开始降低
        // percent_duty为0时    direction为1  占位比开始增加，占位比越高，马达得到的平均电压越高，马达动力开始增加

        duty.PWM4_Duty = precent_duty / 100.0f * PERIOD;
        duty.PWM3_Duty = precent_duty / 100.0f * PERIOD;
        duty.PWM2_Duty = precent_duty / 100.0f * PERIOD;
        duty.PWM1_Duty = precent_duty / 100.0f * PERIOD;
        //作用：【设置PWM（脉宽调制）的占空比】 用这个公式得到实际的PWM占空比。这个值被赋给duty.PWM4_Duty\PWM3_Duty\PWM2_Duty\PWM1_Duty
        /*
        		percent_duty 为100时
        				100 / 100.0f * 24000 = 24000.0
        					100 / 100.0f = 1.0
        					1.0 * 24000 = 24000.0
						percent_duty 为0时
								0 / 100.0f * 24000 = 0.0
									0 / 100.0f = 0.0
									0.0 * 24000 = 0.0

						当 duty.PWM4_Duty 等于 24000.0 时, 这通常表示100%的占空比，将提供最大的功率或亮度。
						当 duty.PWM4_Duty 等于 0.0 时，这通常表示0%的占空比，将不提供任何功率或亮度。
        */
        // 更新PWMA  PWMA中包含 PWM1\PWM2\PWM3\PWM4
        UpdatePwm(PWMA,&duty); 

        delay_ms(20); // 延迟

    }

}
// 马达也可以用

上列代码所以库函数文件：

 

注意：上述代码仅为示例，具体实现时需要根据STC8增强型单片机的型号和开发板的数据手册进行相应的修改和配置。 

 EAXSFR：

 在STC8H.H文件中第1044行代码。

 STC8H.H不需要导入STC8默认导入。

这里的宏定义做了以下事情：

1. P_SW2 是一个外设端口切换寄存器（可能是一个特定的硬件寄存器，用于控制或配置微控制器的某些外设或功能）。
2. 0x80 是一个十六进制数，其二进制表示为 10000000。
3. |= 是一个位或赋值操作符，它将 P_SW2 寄存器的当前值与 0x80 进行位或操作，并将结果存回 P_SW2 寄存器。这实际上是将 P_SW2 寄存器的第7位（从右边开始数，最低位为第0位）设置为1，而不改变其他位。

关于注释中提到的 /* MOVX A,@DPTR/MOVX @DPTR,A指令的操作对象为扩展SFR(XSFR) */，这部分是描述某个指令（可能是MOVX指令，用于数据指针（DPTR）和累加器（A）之间的数据交换）的操作对象是扩展的特殊功能寄存器（SFR，Special Function Register）。但是，这与 EAXSFR() 宏本身的具体操作没有直接关系，只是提供了上下文或背景信息。

总结来说，EAXSFR() 在这个上下文中是一个宏，用于设置 P_SW2 寄存器的第7位为1，可能用于控制或启用与扩展SFR相关的某些功能或外设。

六、编译与下载

1. 在Keil C51中编译程序代码，确保没有错误和警告。
2. 将编译生成的hex文件通过编程器下载到STC8增强型单片机开发板中。

七、测试与调试

1. 给开发板上电，观察LED灯珠的亮度变化，检查是否实现了呼吸灯效果。
2. 如果效果不理想，可以通过调整PWM参数、延时时间等参数进行优化。

八、总结

通过本文的介绍，我们了解了如何使用STC8增强型单片机开发LED呼吸灯项目。在项目实践中，我们不仅掌握了PWM技术的应用，还提高了嵌入式系统开发的能力。希望本文能对大家有所帮助，激发大家对嵌入式系统开发的兴趣和热情。