STM8S單片機入門2(關機模式開關機按鈕)

2019-11-07 23:12:32

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供稿：網友

開關機功能是使用電池供電系統的最基本功能。如果使用機械式開關（2段撥動開關，自鎖開關等）等直接接通和切斷電源，不說機械部件的可靠性，至少自動關機（一般在長時間不操作、電池電量低時需要自動關機）功能就比較難實現。所以電池供電系統一般采用按鈕開關，用一個按鈕配合軟件實現按一次開機、再按一次關機的功能及自動關機的功能。

這部分內容就講述如何在STM8S上實現一鍵式的開關機功能。開關機功能要使用單片機的一個引腳（PD4）作為輸入端，連接到按鈕，接收按紐按下產生的電信號，然后再使用另一個引腳（PD3）作為輸出端去驅動由三極管8550構成的一個電子開關實現對系統電源的控制。而STM8S單片機本身就直接接在電池上，利用單片機的停機模式，將單片機本身的電流降低到μA級，對電池的消耗就可以忽略不計了。

1、電路設計

電路圖如下，C1是STM8S單片機VCAP電容，保持內部1.8V電壓的穩定，是STM8S單片機唯一必須接要的外部元件，選用容量為1μF的瓷片電容，而且從電路可靠性講，這個電容越靠近單片機IC越好。

K1是按鈕，一端接到單片機的PD4引腳上，另一端接地，這樣按鈕被按下就會產生一個低電平的脈沖。

Q1是三極管，通過發光二極管D1和限流電阻R1接到單片機的PD3上。這樣當PD3輸出低電平時，Q1導通，VCC上有電壓，可以對系統供電，反之PD3輸出高電平時，Q1截止VCC沒有電壓。

發光二極管D1還兼作電源指示燈的作用， Q1導通時發光反之不發光。

剩余的C2~C5都是電源退藕電容，用于消除電源上的干擾信號。P1、P2兩個接線端分別接3.6V鋰電池的正負極。

2、軟件設計

軟件要實現的功能是，在PD4引腳上監控按鈕按下產生的低電壓脈沖信號，并根據這個信號來設置PD3引腳的輸出電平去控制Q1的導通和截止，以及設置單片機自身的工作狀態，以此實現對電源供電的控制。

1）引腳工作模式設置

首先要做的，就是設置單片機引腳的工作模式，把PD4設置為輸入模式，D3設置為輸出模式。

在STM8S_StdPeriph_Lib庫中，可以使用這個函數進行設置：

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_Pin_TypeDef GPIO_Pin, GPIO_Mode_TypeDef GPIO_Mode)

GPIOx是端口編號，取值有GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD，分別對應單片機的PAx、PBx、PCx、PDx端口，GPIO_Pin是引腳編號，取值有GPIO_PIN_1~GPIO_PIN_7，函數通過GPIOx和GPIO_Pin兩個參數指定一個唯一的引腳。

GPIO_Mode是工作模式了。表示輸入模式的取值有四種，分別是要不要上拉，要不要中斷的四種組合： GPIO_MODE_IN_FL_NO_IT Input floating, no external interrupt GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT Input pull-up, no external interrupt GPIO_MODE_IN_FL_IT Input floating, external interrupt GPIO_MODE_IN_PU_IT Input pull-up, external interrupt

要上拉的話，單片機內部會自動為引腳提供一個上拉電流，在沒有外部輸入的情況下，引腳就是高電平了。

表示輸出模式的取值有8種，分別是是否開漏輸出、輸出高低電平、是否高速輸出的組合： GPIO_MODE_OUT_OD_LOW_FAST Output open-drain, low level, 10MHz GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST Output push-pull, low level, 10MHz GPIO_MODE_OUT_OD_LOW_SLOW Output open-drain, low level, 2MHz GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_SLOW Output push-pull, low level, 2MHz GPIO_MODE_OUT_OD_HIZ_FAST Output open-drain, high-impedance level,10MHz GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST Output push-pull, high level, 10MHz GPIO_MODE_OUT_OD_HIZ_SLOW Output open-drain, high-impedance level, 2MHz GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_SLOW Output push-pull, high level, 2MHz

在這個應用中，需要把PD4設置為帶上拉（因為按鈕未按下時要呈高電平）、有中斷的輸入模式。開機時，PD3要設置為低電平的輸出模式（低電平才能讓Q1導通）。關機時PD3要設置為不帶上拉的輸入模式，所以這部分代碼要這樣寫：

GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_4, GPIO_MODE_IN_PU_IT); //PD4設置為帶上拉、有中斷的輸入模式

GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_3, GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST); //開機時把PD3設置低電平的輸入模

GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_3, GPIO_MODE_IN_FL_NO_IT);//關機時把PD3設置低電平的輸入模式

額外提一下，除了GPIO_Init函數可以設置引腳是輸出高電平還是低電平，還可以用下面四個函數繼續引腳的高低電平：

void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint8_t PortVal) //輸出PortVal指定的電平

void GPIO_WriteHigh(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_Pin_TypeDef PortPins) //輸出高電平

void GPIO_WriteLow(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_Pin_TypeDef PortPins) //輸出低電平

void GPIO_WriteReverse(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_Pin_TypeDef PortPins) //高低電平翻轉一次

2）停機模式設置

STM8S單片機有停機模式，在停機模式下，單片機功耗降到最低，所有時鐘停止工作，但可以保留RAM和寄存器的值，停機模式只能可以通過下面幾種方式退出：

-外部中斷(GPIO) -CAN接收中斷 -SPI傳輸結束 -I2C中斷(從地址匹配) -復位

通過執行HALT指令，也就是執行庫函數的halt()函數進入停機模式。

3）設置外部中斷

外部中斷通過SetExtIntSensitivity函數設置：

void EXTI_SetExtIntSensitivity(EXTI_Port_TypeDef Port, EXTI_Sensitivity_TypeDef SensitivityValue)

其中Port是要設置外部中斷的端口，取值有GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD，分別對應單片機的PAx、PBx、PCx、PDx端口；

SensitivityValue是外部中斷類型，有以下幾種取值，分別表示下降沿和低電平觸發中斷、上升沿觸發中斷、下降沿觸發中斷、上升沿和下降沿觸發中斷：

EXTI_SENSITIVITY_FALL_LOW Interrupt on Falling edge and Low level EXTI_SENSITIVITY_RISE_ONLY Interrupt on Rising edge only EXTI_SENSITIVITY_FALL_ONLY Interrupt on Falling edge only EXTI_SENSITIVITY_RISE_FALL Interrupt on Rising and Falling edges 在這個應用中，按鈕按下是產生下降沿，要選取EXTI_SENSITIVITY_FALL_ONLY模式。

設置中斷模式后，還需要啟用中斷，使用enableInterrupts()函數啟用。

4）外部中斷處理程序

在ST官方提供的STM8S_StdPeriph_Lib庫自帶的模板中，中斷處理程序都在stm8s_it.c中實現。stm8s_it.c中已經根據中斷向量設置好了每種中斷處理程序的入口函數。只需在相應函數中填入內容即可。

這個應用中是要編寫GPIOD端口的外部中斷處理函數，所以要在這個中斷處理函數中增加開關機的內容：

INTERRUPT_HANDLER(EXTI_PORTD_IRQHandler, 6)

{ }

5）整體程序設計和源代碼

單片機程序流程圖如下，包含主程序main()的流程和stm8s_it.c的外部中斷處理程序流程：