单片机产品设计与调试-基于STM32F1xx机型和HAL库函数 项目报告4-HAL答案

PAGE19《单片机产品设计与制作》项目报告项目4、利用外部中断实现工件计数显示姓名：学号：

一、项目目标理解中断的基本概念；会利用STM32外部中断进行电路设计和程序设计，实现相应的功能。二、具体工作任务利用STM32单片机外部中断，设计工件计数显示装置，进行方案设计、器件选型、电路和程序设计，完成软硬件调试，实现如下功能：生产线上每过一个工件，计数值加1，计数范围0~99，十进制显示。三、要点记录及成果检验任务4.1方案设计姓名学号日期分数（一）要点记录1、请画出系统方框图。2、简述常见光电传感器的分类及原理。对射式光电传感器将发射器和接收器对侧安装。没有工件时，接收器收到发射器发出的光；有工件时，光被工件阻挡，接收器收不到光。镜反射式光电传感器将发射器和接收器同侧安装。没有工件时，发送器的光被反射镜反射给接收器；有工件时，光被工件吸收，接收器收不到光。漫反射式光电传感器发射器和接收器也是同侧安装。没有工件时，发送器的光射向远处，接收器接收不到光；有工件时，光被工件表面反射回来，接收器收到光。

任务4.2电路设计与测试姓名学号日期分数1、如果用PE3接收传感器输入，数码管采用动态显示，573驱动，共阴极数码管，PD7～PD0接数码管段码，PD8和PD9作为位选信号。请画出完整电路（电源、外部高速晶振、外部低速晶振、启动、传感器、数码管）。任务4.3查询法程序设计与调试姓名学号日期分数1、用PE4接收传感器输入，传感器程序怎么改？Sensor.h#ifndef_SENSOR_H#define_SENSOR_H#include"sys.h" //位带操作头文件#include"SysTick.h" //滴答时钟头文件#defineSensor PEin(4)//为PE4起名SensorvoidSensor_Init(void); //传感器初始化函数voidSensor_Scan(void); //传感器扫描函数#endifSensor.c#include"sensor.h"staticu8Sensor_Last; //存储sensor上一次的值staticu8Workpiece; //存储工件数值（范围0~99）/#include"sensor.h"staticu8Sensor_Last; //上一次的检测值externu8Workpiece; //工件数（范围0~99）voidSensor_Init(void) //传感器初始化函数{GPIO_InitTypeDefGPIO_Initure; //定义GPIO初始化变量__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();//开启GPIOE时钟GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_4;//Pin2GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_INPUT; //输入//GPIO_Initure.Pull=GPIO_NOPULL; //浮空输入 GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉输入HAL_GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_Initure); //按照以上设置初始化PE2 Sensor_Last=1; //传感器上次输入=1 Workpiece=0; //传感器当前检测值=0}/***************传感器采集与处理程序***********************功能：采集Sensor输入，每来一个工件，结果+1；*输入：无*输出：工件数，u8类型***************传感器采集与处理程序***********************/u8Sensor_Scan(void){ if(Sensor!=Sensor_Last) //如果Sensor当前值和上一次不相等，说明输入状态发生改变 { if(Sensor==0) {Workpiece+=1;}//如果是下降沿，则工件数+1 Sensor_Last=Sensor; //无论是下降沿还是上升沿，将Sensor_Last刷新为当前值 delay_ms(10); //延时去抖 } if(Workpiece>99)Workpiece=0; //限制Workpiece在0~99范围 return(Workpiece); //返回Workpiece的值}2、如果用图4.2.4数码管动态显示电路，数码管程序怎么改？Seg.c#include"seg.h"u8smg_table[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; //0~9的共阳极数码管段码表//u8smg_table[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //0~9的共阴极数码管段码表voidSeg_Init() //数码管初始化函数{ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义GPIO初始化变量 __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); //开启GPIOC时钟 __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE(); //开启GPIOD时钟 GPIO_InitStructure.Pin=SEG_Pin; //段码引脚 GPIO_InitStructure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; //输出速度为高 GPIO_InitStructure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出Out_PP HAL_GPIO_Init(SEG_Port,&GPIO_InitStructure); //按照以上设置初始化段码线 HAL_GPIO_WritePin(SEG_Port,SEG_Pin,GPIO_PIN_SET); //段码线全部输出1 GPIO_InitStructure.Pin=BS_Pin; //位选引脚 GPIO_InitStructure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; //输出速度为高 GPIO_InitStructure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出Out_PP HAL_GPIO_Init(BS_Port,&GPIO_InitStructure); //按照以上设置初始化位选线 Tens_S=0;Ones_S=0; //十位和个位都不选通 }/****************数码管显示程序*********************功能：00~99数码管显示*输入：Data——待显示数字，u8类型，范围0~99*输出：无***************************************************/voidSeg_Disp(u8Data){ u8Tens,Ones, Seg_Tens,Seg_Ones; u16Disp_Data; Tens=Data/10; //求待显示数字的十位数 Ones=Data%10; //求待显示数字的个位数 Seg_Tens=smg_table[Tens]; //求十位数的段码 Seg_Ones=smg_table[Ones]; //求个位数的段码 Disp_Data=0xfc00+Seg_Tens; //将十位段码整合成16位数据SEG_Port->ODR=Disp_Data;//将整合后的十位数段码送显示端口Tens_S=1;//选通十位，十位数码管显示delay_ms(20);//延时Tens_S=0;//禁止十位Disp_Data=0xfc00+Seg_Ones; //将个位段码整合成16位数据 SEG_Port->ODR=Disp_Data; //将整合后的个位数段码送显示端口Ones_S=1;//选通个位，个位数码管显示delay_ms(20);//延时Ones_S=0;//禁止个位}Seg.h#ifndef_SEG_H #define_SEG_H #include"sys.h" //位带操作头文件 #include"SysTick.h" //滴答时钟头文件 #defineSEG_Port GPIOC //给段码线所在端口起名（只用低8位） #defineSEG_Pin GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3\ |GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7 //给段码引脚统一起名 #defineBS_Port GPIOD //给位选线所在端口起名（只用低2位） #defineBS_Pin GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1 //给位选引脚统一起名 #defineTens_S PDout(0) //给十位选通引脚起名 #defineOnes_S PDout(1) //给个位选通引脚起名 voidSeg_Init(void); //数码管初始化函数 voidSeg_Disp(u8data); //数码管动态显示函数#endif任务4.3中断法程序设计姓名学号日期分数英文翻译Interrupt中断NVIC（NestedVectoredInterruptController）嵌套的中断向量控制器EXTI（EXternInterruptLine）外部中断线EXTI0_IRQHandler外部中断0处理（程序）PendingBit挂起位Event事件AFIO（AlternateFunctionInputOutput）输入输出引脚复用功能EXTI_Trigger_Falling/Rising外部中断下降沿（上升沿）触发EXTI_Init外部中断初始化（库函数）NVIC_IRQChannelNVIC中断请求通道NVIC_IRQChannelPreemptionPriorityNVIC中断请求抢占优先级NVIC_IRQChannelSubPriorityNVIC中断请求副优先级（响应优先级）NVIC_InitNVIC初始化（库函数）概念明析STM32的中断电路包括处于内核的NVIC电路和内核外的中断电路两大部分。Cortex-M3最多支持256个中断源，即256种中断。但STM32F103ZET6只支持70个.上电复位后绝大多数中断都是被禁止的，但可以通过编程设置为允许。STM32为不同的中断规定了专门的入口地址，也规定了专门的中断服务程序名。EXTI0～EXTI4的中断函数名是独立的，分别为EXTI0_IRQHandler（）～EXTI4_IRQHandler（）。EXTI5～EXTI9共用一个中断函数名EXTI9_5_IRQHandler（）EXTI10～EXTI15共用一个中断函数名EXTI15_10_IRQHandler（）Cortex-M3的NVIC最大支持128层嵌套，STM32只使用到16层，即STM32最多允许16层嵌套。优先级数值越小，优先级越高STM32的优先级包含了抢占优先级、响应优先级（副优先级）和优先级排位三个概念。抢占优先级高者既可以优先响应，也可以嵌套。响应优先级高者只允许优先响应，不允许嵌套。优先级排位高者只允许优先响应，不允许嵌套。STM32F10x支持20个EXTI线中断。EXTIx中断必须从PAx或者PBx或者PCx等所有尾号为x的GPIO引脚输入STM32F10x允许的中断触发信号有三种：上升沿、下跳沿、沿EXTI线中断请求挂起位PendingBit可以硬件置1，但需要软件清除。中断模式会触发中断服务程序（软件）的运行，而事件只会触发某个硬件电路的某种动作。设计检验如果用PA0接收传感器输入，电路怎么画？程序怎么编？main.c#include"seg.h" //数码管定义头文件#include"sys.h" #include"SysTick.h"#include"exti.h" //外部中断头文件u8 Workpiece; //定义全局变量，用于存储设定值intmain(){ HAL_Init(); EXTI_Init(); //初始化EXTI Seg_Init(); //初始化数码管 Stm32_Clock_Init(RCC_PLL_MUL9); SysTick_Init(72); //初始化滴答时钟，指出系统时钟频率为72MHz while(1) { //Workpiece=Sensor_scan(); Seg_Disp(Workpiece); //将工件数送数码管进行数值显示 }}exti.h#ifndef_EXTI_H#define_EXTI_H #include"sys.h" #include"SysTick.h" voidEXTI_Init(void); //中断线初始化 #endifexti.c#include"exti.h"externu8Workpiece; //定义外部变量，用于存储工件数值（范围0~99）/****中断初始化函数*********************************************************/voidEXTI_Init(void){ GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; //定义结构体变量，用于存放GPIO初始化参数 __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();//开启GPIOA时钟 /**********GPIOE_Pin_0初始化********/ GPIO_InitStructure.Pin=GPIO_PIN0;//Pin_0 GPIO_InitStructure.Mode=GPIO_MODE_IT_FALLING;//外部中断下降沿触发 GPIO_InitStructure.Pull=GPIO_PULLUP; HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //GPIOE初始化 //中断线0-PA0HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn,2,1);//抢占优先级为2，子优先级为1HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);//使能中断线0Workpiece=0; //设置工件数初始值=0}/********************************************************************************函数名:EXTI0_IRQHandler*函数功能 :外部中断0函数*输入:无*******************************************************************************/voidEXTI0_IRQHandler(void){ HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_0); //调用中断处理公用函数}voidHAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_tGPIO_Pin){if(GPIO_Pin==GPIO_PIN_0) { Workpiece+=1; delay_ms(10); if(Workpiece>99)Workpiece=0; }}seg.h#ifndef_SEG_H#define_SEG_H#include"sys.h" #defineSEG_Port GPIOC voidSeg_Init(void); voidSeg_Disp(u8data);#endifseg.c#include"seg.h"u8smg_table[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//0~9共阳极数码管段码表voidSeg_Init(){ GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; //定义变量，用于存储GPIO初始化参数 __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();//开启GPIOC时钟 /**********GPIOC_Pin_0~Pin_15初始化********/ GPIO_InitStructure.Pin=GPIO_PIN_All; GPIO_InitStructure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;//输出速度 GPIO_InitStructure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;//推挽输出Out_PP HAL_GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure); //GPIOC初始化 //使GPIOC全部输出1（熄灭） HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_All,GPIO_PIN_SET);}/****************数码管显示程序*********************功能：00~99数码管显示*输入：带显示数字，u8类型，范围0~99*输出：无***************************************************/voidSeg_Disp(u8Data){ u8Tens,Ones, Seg_Tens,Seg_Ones; u16Disp_Data; Tens=Data/10; //求带显示数字的十位数 Ones=Data%10; //求带显示数字的个位数 Seg_Tens=smg_table[Tens]; //求十位数的段码 Seg_Ones=smg_table[Ones]; //求个位数的段码 Disp_Data=(Seg_Tens<<8)+Seg_Ones; //将十位数和个位数的段码整合在一起 GPIOC->ODR=Disp_Data; //将整合后的段码送16位显示端口}利用EXTI2和EXTI3中断实现按键加减1功能，电路怎么设计？程序怎么编？main.c#include"seg.h" //数码管定义头文件#include"exit.h" //传感器定义头文件u8Workpiece; //定义全局变量，用于存储工件数intmain(){ HAL_Init(); //初始化HAL Sensor_Init(); //初始化传感器 Seg_Init(); //初始化数码管 Stm32_Clock_Init(RCC_PLL_MUL9); //时钟切换到外部晶振，9倍频 SysTick_Init(72); //初始化滴答时钟，系统时钟频率72MHz while(1) { Seg_Disp(Workpiece); //将工件数送数码管进行数值显示 }}exti.h#ifndef_EXTI_H#define_EXTI_H #include"sys.h" #include"SysTick.h" voidEXTI_Init(void); //中断线初始化 #endifexti.c#include"exti.h"externu8Workpiece; //定义外部变量，用于存储工件数值（范围0~99）/****按键初始化函数*********************************************************/voidSensor_Init(){ GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; //定义结构体变量，用于存放GPIO初始化参数 __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();//开启GPIOE时钟 /**********GPIOE_Pin_2初始化********/ GPIO_InitStructure.Pin=GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;//Pin_23 GPIO_InitStructure.Mode=GPIO_MODE_IT_FALLING;//外部中断下降沿触发 GPIO_InitStructure.Pull=GPIO_PULLUP; HAL_GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure); //GPIOE初始化 //中断线2-PE2HAL_NVIC_SetPriority(EXTI2_IRQn,2,1);//抢占优先级为2，子优先级为1HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI2_IRQn);//使能中断线2//中断线3-PE3HAL_NVIC_SetPriority(EXTI3_IRQn,2,2);//抢占优先级为2，子优先级为1HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI3_IRQn);//使能中断线2Workpiece=0; //设置工件数初始值=0}voidEXTI2_IRQHandler(void){ HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_2); //调用中断处理公用函数}voidEXTI3_IRQHandler(void){ HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_3); //调用中断处理公用函数}voidHAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_tGPIO_Pin){if(GPIO_Pin==GPIO_PIN_2) { Workpiece+=1; delay_ms(10); if(Workpiece>99)Workpiece=0; }if(GPIO_Pin==GPIO_PIN_3) { Workpiece-=1; delay_ms(10); if(Workpiece<=0)Workpiece=0; }}Seg.h同题1Seg.c同题1利用EXTI5和EXTI6中断实现按键加减1功能，电路怎么设计？程序怎么编？main.c同题2(2)exti.h#ifndef_EXTI_H#define_EXTI_H #include"sys.h" #include"SysTick.h" voidEXTI_Init(void); //中断线初始化 #endif(3)exti.c#include"exti.h"externu8Workpiece; //定义外部变量，用于存储工件数值（范围0~99）/****按键初始化函数*********************************************************/voidSensor_Init(){ GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; //定义结构体变量，用于存放GPIO初始化参数 __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();//开启GPIOE时钟 /**********GPIOE_Pin_5初始化********/ GPIO_InitStructure.Pin=GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6;//Pin_23 GPIO_InitStructure.Mode=GPIO_MODE_IT_FALLING;//外部中断下降沿触发 GPIO_InitStructure.Pull=GPIO_PULLUP; HAL_GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure); //GPIOE初始化 //中断线5\6-PE5HAL_NVIC_SetPriority(EXTI9_5_IRQn,2,1);//抢占优先级为2，子优先级为1Workpiece=0; //设置工件数初始值=0}voidEXTI9_5_IRQHandler(void){ HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_5); //调用中断处理公用函数 HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_6); }voidHAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_tGPIO_Pin){if(GPIO_Pin==GPIO_PIN_5) { Workpiece+=1; delay_ms(10); if(Workpiece>99)Workpiece=0; }if(GPIO_Pin==GPIO_PIN_6) { Workpiece-=1; delay_ms(10); if(Workpiece<=0)Workpiece=0; }Seg.h同题1Seg.c同题1利用EXTI5和EXTI6中断实现按键加减1功能，数码管采用动态显示电路，电路怎么画？程序怎么编？main.c同题4exti.h同题4exti.c同题4Seg.h#ifndef_SEG_H #define_SEG_H #include"sys.h" //位带操作头文件 #include"SysTick.h" //滴答时钟头文件 #defineSEG_Port GPIOC //给段码线所在端口起名（只用低8位） #defineSEG_Pin GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3\ |GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7 //给段码引脚统一起名 #defineBS_Port GPIOD //给位选线所在端口起名（只用低2位） #defineBS_Pin GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1 //给位选引脚统一起名 #defineTens_S PDout(0) //给十位选通引脚起名 #defineOnes_S PDout(1) //给个位选通引脚起名 voidSeg_Init(void); //数码管初始化函数 voidSeg_Disp(u8data); //数码管动态显示函数#endifSeg.c#include"seg.h"u8smg_table[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; //0~9的共阳极数码管段码表//u8smg_table[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //0~9的共阴极数码管段码表voidSeg_Init() //数码管初始化函数{ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义GPIO初始化变量 __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); //开启GPIOC时钟 __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE(); //开启GPIOD时钟 GPIO_InitStructure.Pin=SEG_Pin; //段码引脚 GPIO_InitStructure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; //输出速度为高 GPIO_InitStructure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出Out_PP HAL_GPIO_Init(SEG_Port,&GPIO_InitStructure); //按照以上设置初始化段码线 HAL_GPIO_WritePin(SEG_Port,SEG_Pin,GPIO_PIN_SET); //段码线全部输出1 GPIO_InitStructure.Pin=BS_Pin; //位选引脚 GPIO_InitStructure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; //输出速度为高 GPIO_InitStructure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出Out_PP HAL_GPIO_Init(BS_Port,&GPIO_InitStructure); //按照以上设置初始化位选线 Tens_S=0;Ones_S=0; //十位和个位都不选通 }/****************数码管显示程序*********************功能：00~99数码管显示*输入：待显示数字，u8类型，范围0~99*输出：无***************************************************/voidSeg_Disp(u8Data){ u8Tens,Ones; //定义变量存储十位和个位数值 u8Seg_Tens,Seg_Ones; //定义变量存储十位和个位段码 u16Disp_Data; //定义变量，存储待显示的16位段码 Tens=Data/10; //求待显示数字的十位数值 Ones=Data%10; //求待显示数字的个位数值 Seg_Tens=smg_table[Tens]; //求十位数的段码 Seg_Ones=smg_table[Ones]; //求个位数的段码 //Disp_Data=0xff00+Seg_Tens; //将十位数的段码整合为16位，影响低8位，高8位全为1 //Disp_Data=0x0000+Seg_Tens; //将十位数的段码整合为16位，影响低8位，高8位全为0 Disp_Data=(SEG_Port->ODR&0xff00)+Seg_Tens;//将十位数的段码整合为16位，影响低8位，高8位保持 SEG_Port->ODR=Disp_Data; //将整合后的段码送显示端口 Tens_S=1; //选通十位数码管 delay_ms(50); //保持十位数码管显示 Tens_S=0; //断开十位数码管 //Disp_Data=0xff00+Seg_Ones; //将个位数的段码整合为16位，影响低8位，高8位全为1 //Disp_Data=0x0000+Seg_Ones; //将个位数的段码整合为16位，影响低8位，高8位全为0 Disp_Data=(SEG_Port->ODR&0xff00)+Seg_Ones;//将个位数的段码整合为16位，影响低8位，高8位保持 SEG_Port->ODR=Disp_Data; //将个位数段码送显示端口 Ones_S=1; //选通个位数码管 delay_ms(50); //保持个位数码管显示 Ones_S=0; //断开个位数码管}利用EXTI0中断实现每按一下按键，PC7～PC0连接的8个LED状态取反一次，电路怎么画？程序怎么编？Main.c#include"exti.h" //按键中断头文件#include"led.h" //LED定义头文件intmain(){ SysTick_Init(72); //初始化滴答时钟，指出系统时钟频率为72MHz exit_Init(); //初始化按键Led_Init();//初始化LED while(1);}exti.h#ifndef_EXTI_H#define_EXTI_H #include"sys.h" #include"SysTick.h" voidEXTI_Init(void); //中断线初始化 #endifexti.cU16n;#include"exti.h"/****按键初始化函数*********************************************************/voidEXTI_Init(void){ GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; //定义结构体变量，用于存放GPIO初始化参数 __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();//开启GPIOE时钟 /**********GPIOE_Pin_0初始化********/ GPIO_InitStructure.Pin=GPIO_PIN_0//Pin_0 GPIO_InitStructure.Mode=GP