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【打卡第九集】数码管的静态使用

    1、认识数码管


数码管也叫LED数码管，内部是由多个发光二极管封装在一起组成，
他们可以有很多种颜色，很多种外形，很多种样式，
但是本质来说他们都是通过点亮内部的LED来显示的，只要面板做好了，理论可以显示任意的字符或者图案。
数码管其实就是8个灯的组合，包含7个数字灯和一个标点灯。

开发板上带了两个4位数码管。

按发光二极管单元连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管，尾缀A表示共阳,K表示共阴


共阴数码管是负极接在一起，共阳数码管是正极接在一起
多位数码管其实是共阳级或共阴级有多个，其他脚全部并联，如果数码管一起点亮，则只能显示同样的数字。

    2、控制原理
         
实验箱中包含了8个数码管，并联成共阳接法，8个三极管分别有P7.0~P7.7控制。


    3、数码管实现0-9的显示

1.用数组定义0-9的内码

数码管的不同数字，其实就是程序中不同位的组合，
可以控制数码管显示数字以外的图像，使用excel去计算相应的位图。

2.尝试用延时实现0-9的循环显示

已经使用Excel算出了数码管每一个数字的显示数组，编程时直接使用数组

3.用按键控制数字的加或者减

   程序中重复递增的动作，比如控制数码管增加，
   用循环比重复代码清晰，并且不容易出错。

    4、课后练习


1.尝试使用数码管显示-   H  J    L   N   o  P   U  t  r 等字母或符号。
2.通过一个按键设置数码管显示数字0-9循环，在按一下另一个按键的时候，数码管上显示的数字几，蜂鸣器就响几声。

希望获得试验箱以尝试

zjczss***

【打卡第十集】数码管的动态显示



1.数码管动态刷新的原理




多位数码管的显示，是由轮流显示数码管的每一位实现的。
在同一时间，只有一个数码管在显示，
以极快的速度循环，就会让眼睛看不出它们的亮灭，而认为是同时显示。
每个数码管的显示时间，一般需要大于1ms，
但又考虑到速度需要快于眼睛的分辨能力，
   因此需要小于20ms。

2.控制原理

具体的控制的流程如图所示，N表示有几个数码管！


其中需要注意每个延时不能太短，我们这边程序就以1ms为准，
且需要保证总共一个循环结束的时间不能大于20ms，因为人眼的视觉不容易分辨出50HZ以上的动态刷新。



3.8位数码管同时点亮


在上一课的基础上，新增一个位码选择的数组
程序中，数码管的位码、和要显示的数字，同样可以通过数组来控制。

通过调用数组选择位码，对于相同的代码，可以使用函数让程序简洁。
新建一个数组选择每个位需要显示的内容！


一般情况下，我们没有必要一直让数码管显示在最高亮度，
   因此循环显示会虽然会降低亮度，但仍然处于眼睛的分辨范围。

人眼不容易分辨出50HZ以上的动态刷新（延迟1ms为准，循环不大于20ms）；
一个数组控制位显，一个控制显示字符，利用时间差可以在8个数码管同时显示字符；

4.课后练习：
一、做一个简易时钟，功能如下
1.初始状态显示 00 - 00 - 00，分别作为时，分，秒
2.每隔一秒钟,秒+1，一分钟，分+1，以此类推
3.时间到达00 - 00 - 30的时候，蜂鸣响3秒钟表示闹钟

  可以参考资料中的程序，希望得到试验箱

STC***

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【打卡第十一集】定时器的使用



1.定时器的作用和意义


定时器是定时器和计数器的统称。
1)设置为定时器时，可实现硬件计时，或者使程序每隔一固定时间完成一项操作
2)设置为计数器时候能够对脉冲进行计数
3)替代长时间的delay,提高CPU的运行效率和处理速度，能及时的响应某个事件1: 定时器是硬件实现的，可以实现硬件计时，
   也可以让程序每隔一定时间完成一个任务

while（1）
{
TimeCount++;
delay_ms(1);
}

可以计时间
但是while里面有程序
while函数在不断循环执行的时候，能不能有办法让这个变量每隔1ms能自动加一，并且不受while循环的影响？
可以 定时一定时间之后产生的中断，也就是定时器中断


中断指的是在主程序运行时，如果发生中断，则会执行中断代码，
   执行完会跳回主程序，定时器与中断结合，可以实现定时一段时间产生一个中断的效果。



2.STC32G单片机定时器使用原理

STC32G内部包含5个定时器/计数器T0-T4。

STC32G系列单片机内部设置了5个24位定时器/计数器(8位预分频+16位计数)。5个16位定时To、T1、T2、T3和T4都具有计数方式和定时方式两种工作方式。
对定时器/计数器TO和Tl，用它们在特殊功能寄存器TMOD中相对应的控制位CT来选择TO或T1为定时器还是计数器。对定时器/计数器T2，
用特殊功能寄存器AUXR中的控制位T2_C/T来选择T2为定时器还是计数器。对定时器/计数器T3，用特殊功能寄存器T4T3M中的控制位T3_C/T来选择T3为定时器还是计数器。
对定时器/计数器T4，用特殊功能寄存器T4T3M中的控制位T4_C/T来选择T4为定时器还是计数器。定时器/计数器的核心部件是一个加法计数器，其本质是对脉冲进行计数。
只是计数脉冲来源不同:如果计数脉冲来自系统时钟，则为定时方式，此时定时器/计数器每12个时钟或者每1个时钟得到一个计数脉冲，计数值加1;
如果计数脉冲来自单片机外部引脚，则为计数方式，每来一个脉冲加1。





有不分频和12分频：
当定时器/计数器TO、T1及T2工作在定时模式时，特殊功能寄存器AUXR 中的TOx12、T1xl2和T2x12分别决定是系统时钟/12还是系统时钟/1(不分频）后让TO、T1和T2进行计数。
当定时器/计数器T3和T4工作在定时模式时，特殊功能寄存器T4T3M中的T3x12和T4x12分别决定是系统时钟/12还是系统时钟/1(不分频）后让T3和T4进行计数。
当定时器/计数器工作在计数模式时，对外部脉冲计数不分频。


定时方式，此时定时器/计数器每12个时钟或者每1个时钟得到一个计数脉冲，计数值加1;


工作模式；
         16位自动重载（常用）；波特率发生器（串口会用到），后面再解；
         其他看手册用到再解；系统中5个定时器，对模式的支持不同，T0支持的模式最多。

	定时器0	定时器1	定时器2	定时器3	定时器4
模式0	16位自动重载	16位自动重载	16位自动重载	16位自动重载	16位自动重载
模式1	16位不可重载	16位不可重载	无	无	无
模式2	8位自动重载	8位自动重载	无	无	无
模式3	16位自动重载 （不可屏蔽）	无	无	无	无
波特率发生器		可	可	可	可

要操作定时器，需要初始化定时器状态，牵涉到分频、自动重载、允许计数等一系列寄存器。
TF0:T0溢出中断标志。T0被允许计数以后，从初值开始加1计数，当产生溢出时，由硬件置“1”TF0,
向CPU请求中断，一直保持CPU响应该中断时，才由硬件清0（也可由查询软件清0)。
TR0:定时器T0的运行控制位。该位由软件置位和清零。当GATE (TMOD.3)=0，TR0=1时就允许T0开
始计数，TR0=0时禁止T0计数。当GATE（TMOD.3）=1，TR0=1且INTO输入高电平时，才允许T0计数，TR0=0时禁止T0计数。

中断
EA：总中断；   ET0定时器中断，都写1
中断函数必须使用interrupt关键字





3.定时器的简单应用


计算TMOD、TL0、TH0(可以通过工具生成);




将数码管刷新函数写入定时器，则数码管刷新会执行，
    不再受到主程序的循环影响。

4.定时器的快速使用方法


定时器计算可以使用STC ISP中的工具进行，设置相应参数，生成代码
    使用方便



课后练习：
一、第十课的课后作业做一个简易时钟，在此基础上将时钟改成定时器驱动。
二、在上述基础上是增加一个按钮，按下一次就可以让时间暂停，在按一下时间又能继续走，在按一下再暂停!

希望获得试验箱以练习

zjczss***

【打卡第十二集】计数器的使用
1.计数器的用途
只要输出信号带这种高低电平变化的，想要计算个数的就可以用计数器的功能

马达后面可以接码盘 计数转换的数字脉冲信号

2.计数器的配置



T1_C/T:控制定时器1用作定时器或计数器，清0则用作定时器（对内部系统时钟进行计数），置1用作
计数器（对引脚T1/P3.5外部脉冲进行计数）。
T0_GATE:控制定时器0，置1时只有在INT0脚为高及TR0控制位置1时才可打开定时器/计数器0。


当定时器/计数器1工作在16位模式（模式0、模式1)时，TL1和THI组合成为一个16位寄存器，TL1为低
字节，TH1为高字节。若为8位模式（模式2）时，TL1和TH1为两个独立的8位寄存器。
可以使用TxC/T控制定时器是作为定时器还是计数器使用，
定时器/计数器的启停，受到TR的影响，如果GATE为1，还受到INTx的影响。
作为计数器使用时，不一定必须触发中断，
   也可以直接读取寄存器中的计数值。

手册14.5.11 定时器1的实例；   
通过IO口配置     


3.计数器的应用
2017年全国大学生电子设计竞赛试题-直流电动机测速装置；
可以通过M法测速又叫做频率测量法
。这种方法是在一个固定的定时时间内（以秒为单位），统计这段时间的编码器脉冲数，计算速度值。
设编码器单圈总脉冲数为C， 时间T0内，统计到的编码器脉冲数为M0，则转速n的计算公式为：




    4、课后练习；


尝试实现T法测速：又叫做周期测量法。
这种方法是建立一个已知频率的高频脉冲并对其计数，计数时间由捕获到的编码器相邻两个脉冲的间隔时间TE决定,
计数值为M1。设编码器单圈总脉冲数为C，高频脉冲的频率为F0，则转速n的计算公式为：

zjczss***

【打卡第十三集】简易多任务处理

1.回顾

一、认识单片机
二、了解单片机硬件（介绍开发板）
三、开发环境搭建和下载，新工程建立资料下载
四、点亮点一个LED（CDC和HID下载）                        
五、C语言运算符和进制数入门        
六、LED闪烁和花式点灯                              
七、按键点亮灯                                       
八、蜂鸣器                                       
九、数码管的静态使用                        
十、数码管动态点亮                                 
十一、定时器                                       
十二、计数器的使用

重点理清程序的逻辑思路。重点理清程序的逻辑思路。重点理清程序的逻辑思路。
什么时候打开LED？LED打开多久？什么时候切换数码管显示？什么时候按键按下触发什么功能?
之前的课主要是带大家熟悉写程序的方法，分析逻辑，实现我们要的功能。
这一节课要规范程序，模块化编程可以时程序结构更清晰
可以把上述的每部分放入单独的模块里完成，每个模块由C文件和H文件组成。


2.应用模块化的编程（.c + .h）

一个功能对应一个.c和.h

在函数前添加函数头是好习惯，函数头里面可以包含：

   名称、功能、参数、版本、作者、修改日期等。         
led_seg、key、beep、tim；
修饰符extern用在变量或者函数的声明前，用来说明“此变量/函数是在别处定义的，要在此处引用”；

//========================================================================
// 函数名称:
// 函数功能:
// 入口参数: @
// 函数返回:
// 当前版本: VER1.0
// 修改日期: 2023
//当前作者:
// 其他备注:
//========================================================================
Keil的模板功能可以自动添加函数头。
可以使用Keil的批量重命名功能，同时修改多个文件中的函数名。   


创建程序文件三步
新建文件并保存        
添加到工程
添加引用路径



引脚定义都在.h文件
sbit 名称 = P10;        
#define 名称 P10



函数定义三步
定义        
声明
调用



修饰符extern用在变量或者函数的声明前，用来说明“此变量/函数是在别处定义的，要在此处引用”。  

举例1：如果文件a.c需要引用b.c中变量int v，就可以在a.c中声明extern int v，然后就可以引用变量v。
举例2：如果文件a.c需要引用b.c中变量int v，就可以在b.h中声明extern int v，然后a.c调用b.h就可以引用变量v。

注意extern修饰的变量不能赋初值。

函数中的static指的是静态变量，该变量的值在函数退出后也会保留。

引脚定义一般使用define定义，这样在改变电路设计时，
   只要改变define的值，而不用改变程序。



bdata位寻址变量的使用
a.c                                       a.h               
u8 bdata LED = 0x00;                extern u8 bdata LED;
sbit LED0 = LED^0;                extern bit  LED0;
sbit LED1 = LED^1;                extern bit  LED1;




3.工程文件编写


LED的8个灯，其实可以看作一个数码管，因此在程序刷新中，
   可以使用统一的方法控制。
之前的程序是在定时器中通过一个函数刷新数码管，现在就要给他增加刷新LED的功能。这里刷新显示，在别的地方赋值。

按键按下后可能发生的状态变化依次为：
   <30ms 消抖
   =30ms 单击
   <3000ms 单击结束
   =3000ms 长按结束
   >3000ms 长按结束
上述整个过程可以使用一个函数封装，
   便于多个位置调用。
         KEY_Deal(void);                    //10ms检测一次按键状态：按键扫描
         KEY_ReadState(u8 keynum);  //读取指定按钮的状态
用按键状态变量取反后与一个数字相与，可以取得该变量的第几个按键的状态
设计按键检测函数时，按功能可以分为单个所有按键的状态刷新
单个按键的状态检查中，如果按键松开， 还可以区分是按键按下过，还是按键从来没有被按

有多个按键状态监测时，使用状态机比较好

对蜂鸣器等产生动作的元件，可以封装成类似:
   BEEP_ON
   BEEP_RUN
   BEEP_OFF
   的形式，简化蜂鸣器的控制
全局变量在退出函数时值不会消失，可以用于控制蜂鸣器的工作时间，


定时器的初始化极其复杂，但可以函数封装，
   就可以在今后使用定时器时，避免再去重新写初始化的细节程序。




课后练习：
1.LED0给他200ms取反一次，LED1给他400ms取反一次，LED2给他800ms取反一次      
2.将之前的电磁炉程序用今天的框架重新改写一遍，并且加入数码管定时的功能。

希望获得试验箱

zjczss***

【打卡第十四集】矩阵按键

1.矩阵按键是什么
在按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，将按键排列成矩阵排列的形式的按键阵列我们称位矩阵按键。

实验箱的按键分布，使用6个IO控制8个按键 ：




2.矩阵按键的控制原理

按键识别原理：端口默认为高电平，实时读取到引脚为低电平是表示按下。

第一步：扫描列输入，现将P0.0-P0.3输出低电平，P0.6-P0.7输出高电平，如果有按键按下，按下的那一列的IO就会变成低电平，就可以判断出哪一列按下了。
第二步：扫描行输入，现将P0.0-P0.3输出高电平，P0.6-P0.7输出低电平，如果有按键按下，按下的那一行的IO就会变成低电平，就可以判断出哪一行按下了。
第三步：根据行列确定按键位，行列组合一下就可以判断出是哪个按键按下了。



3.矩阵按键程序的编写

密码锁需求：
1.通过LED0模拟门锁状态，LED点亮表示门锁打开，熄灭表示门锁锁上；
2.增加8位数码管，可以动态显示8位的密码，无密码时显示 “- - - - - - - -”；
3.通过矩阵按键可以输入1-8的数字表示密码，并依次显示在数码管上；
4.每输入一个数字，蜂鸣器响20ms表示有数字按下；
5.密码正确打开LED0，密码错误蜂鸣响2秒；

注意：
GPIO加上高电平到读取反馈时要加一个延时给电路的反应时间
读取矩阵按键的按钮，需要重复两次为GPIO设置高电平，并读取结果电平
建议使用case返回矩阵按键的值
可以通过索引数组实现移位显示


课后练习：
给今天的门锁增加如下功能：
1.LED0（门锁）打开后，5秒后自动关闭；
2.增加门内的手动开门按钮，按下按钮门锁打开；
3.10秒内没有输入密码自动数码管熄灭省电；有按键按下时再显示。  
4.用for去改写一下密码判断的地方
希望获得实验箱试一试

zjczss***

【打卡第十五集】外部中断

1.中断和中断系统

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个中断源，
当几个中断源同时向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。



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断系统，没有中断嵌套功能的中断系统称为单级中断系统。


每个类型中断对应的引脚不同，可以通过STC的单片机手册去查询,手册可以看各个中断参数





2.什么是外部中断
外部中断就是在单片机的一个引脚上，由于外部因素导致了一个电平的变化(比如由高变低)，
而通过捕获这个变化，单片机内部自主运行的程序就会被暂时打断，转而去执行相应的中断处理程序，
执行完后又回到原来中断的地方继续执行原来的程序。
有复用中断功能的引脚才能当作外部中断检测；


3.外部中断的用法

     要设置一个中断，牵涉ITx、IEx、EXx、EA、PXx寄存器，优先级（0-3）
   只有部分中断支持IT设置，表示上升下降沿都能触发，还是只有下降沿才能触发
使用中断检测按键，具有一个优点，就是即使程序正在执行其他动作，
按键按下时也会被检测出来，并完成相应的动作，按键检测反应快。


危险机器上的急停按钮必须使用中断的方式，而不是程序检测的方式。

//中断初始化函数-一外部中断INT0为例
void INT0_Init（void）   // 外部中断 0 的初给化
{
       IT0=1；                   //1：下降沿中断 0：上升下降沿中断
       EX0=1;                    // 允许中断
       IE0=0;                    // 清除中断标志位
}
//主程序中
EA=1；                         //开总中断
//中断响应程序
void INT0_Isr(void) interrupt 0
{
   
}

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