STM32单片机技术与应用项目教程 课件 项目三 流水灯、蜂鸣器、IO按键设计

项目三

流水灯、蜂鸣器、I/O按键设计【知识目标】掌握STM32F4单片机IO端口的结构；掌握STM32F4单片机寄存器的功能；掌握STM32F4的标准库的IO端口库函数功能。【能力目标】能够根据端口功能设置IO端口寄存器；能够使用标准库函数完成IO端口的初始化设置；掌握IO端口的模块化程序方法与步骤。【素质目标】培养规范化程序设计习惯；培养分析问题解决问题的能力；培养阅读设计文档资料的能力。项目三基于STM32F407ZGT6的流水灯、蜂鸣器、I/O按键设计任务3.1LED单灯闪烁设计任务3.2蜂鸣器控制设计任务3.3按键控制LED和蜂鸣器设计任务3.1LED单灯闪烁设计学习目标：掌握STM32单片机控制LED闪烁程序设计调试过程；任务功能：实现发光二极管LED1周期为1秒，占空比为50%的连续闪烁功能；知识目标：掌握STM32F4单片机I/O端口结构、功能和功能设置；能力目标：掌握STM32F4单片机I/O端口应用项目的程序设计、调试过程；素质目标：规范程序设计过程，养成良好的程序设计习惯；1.STM32F407ZGT6单片机驱动发光二极管电路结构3.STM32F407ZGT6的I/O端口寄存器结构2.STM32F407ZGT6的I/O端口功能任务3.1LED单灯闪烁设计PC0~PC7驱动发放二极管LED1~LED8低电平点亮发光二极管1.STM32F407ZGT6单片机驱动发光二极管电路结构PH(PH0~PH1)PA(PA0~PA15)

PB(PB0~PB15)

PC(PC0~PC15)

PD(PD0~PD15)

PE(PE0~PE15)

PF(PF0~PF15)

PG(PG0~PG15)2.STM32F407ZGT6的I/O端口功能STM32F4单片机的I/O的端口可以设置为：输入模式输出模式模拟端口模式（AD输入端口、DA输出端口）复用功能模式2.STM32F407ZGT6的I/O端口功能输出模式复用输出复用输入输入模式模拟量出模式模式（MODE[1:0]）输出模式(OTYPER)端口速度（OSPEEDR【B:A】）上拉/下来设置（PUPDR【1：0】）I/O端口模式00XX00I/O端口输入模式，浮空输入XX01I/O端口输入模式，上拉XX10I/O端口输入模式，下拉XX11I/O端口输入模式保留（浮空）010四种速度模式设置00I/O端口推挽输出001I/O端口推挽输出，电阻上拉010I/O端口推挽输出，电阻下拉011保留100I/O端口漏极开路输出101I/O端口漏极开路，电阻上拉110I/O端口漏极开路，电阻下拉111保留（I/O端口漏极开路输出）100四种速度模式设置00复用功能推挽001复用功能，推挽，电阻上拉010复用功能，推挽，电阻下拉011保留100复用功能，漏极开路101复用功能，漏极开路，电阻上拉110复用功能，漏极开路，电阻下拉111保留11XX00模拟量端口XX01保留XX10XX11输入STM32F407ZGT6的I/O端口功能总结3.端口设置：上拉、下拉、浮空模式1.工作模式：输入模式、输出模式、复用功能、模拟量模式2.输出模式：输出方式包括推挽输出、开漏输出

输出速度：四种速度选择模式4.设置方法：通过设置寄存器实现①GPIO端口模式寄存器(GPIOx_MODER)(x=A..I)3.STM32F407ZGT6的I/O端口的基本配置寄存器00：输入（复位状态）01：通用输出模式10：复用功能模式11：模拟模式②GPIO端口输出类型寄存器(GPIOx_OTYPER)(x=A..I)③GPIO端口输出速度寄存器(GPIOx_OSPEEDR)(x=A..I)④GPIO端口上拉/下拉寄存器(GPIOx_PUPDR)(x=A..I)⑤GPIO端口输入数据寄存器(GPIOx_IDR)(x=A..I)⑥GPIO端口输出数据寄存器(GPIOx_ODR)(x=A..I)⑦GPIO端口置位/复位寄存器(GPIOx_BSRR)(x=A..I)⑧GPIO端口配置锁定寄存器(GPIOx_LCKR)(x=A..I)⑨GPIO复用功能低位寄存器(GPIOx_AFRL)(x=A..I)⑩GPIO复用功能高位寄存器(GPIOx_AFRH)(x=A..I)GPIO设备文件：stm32f4xx_gpio.cSTM32GPIO端口操作的接口函数定义stm32f4xx_gpio.hSTM32GPIO端口数据定义STM32I/O端口操作的接口函数定义声明GPIO的几个重要函数1个初始化函数：voidGPIO_Init(GPIO_TypeDef*GPIOx,GPIO_InitTypeDef*GPIO_InitStruct);2个读取输入电平函数：uint8_tGPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tGPIO_Pin);uint16_tGPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef*GPIOx);2个读取输出电平函数：uint8_tGPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tGPIO_Pin);uint16_tGPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef*GPIOx);4个设置输出电平函数：voidGPIO_SetBits(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tGPIO_Pin);voidGPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tGPIO_Pin);voidGPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tGPIO_Pin,BitActionBitVal);voidGPIO_Write(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tPortVal);4.LED单灯闪烁项目设计【电路设计】4.LED单灯闪烁项目设计

（1）打开新建的模板项目，修改main.c文件内容，编译;

（2）新建LED驱动文件led.c和led.h，保存至HARDWARE/LED文件夹下；

（3）在MDK环境下添加led.h文件所在的路径；（4）在把各个源文件对应的头文件添加到sys.h中；（5）设计主程序main.c；（6）将led.c添加到工程（MDK工程目录下HARDWARE包内）；【程序设计】（7）编译程序并下载调试；表3.1GPIO寄存器的参数配置模式寄存器MODER输出类型寄存器OTYPER输出速度寄存器OSPEEDR上拉/下拉寄存器PUPDR01：输出模式0：推挽模式1：开漏模式00：速度2MHz01：速度25MHz10：速度50MHz11：速度100MHz00：无上拉无下拉01：上拉10：下拉11：保留10：复用模式00：输入模式不可用不可用11：模拟功能不可用不可用00：无上拉无下拉01：保留10：保留11：保留RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF,ENABLE); //使能GPIOF时钟STM32的外设很多，为了降低功耗，每个外设都对应一个时钟，芯片上电时时钟都是关闭的，如果要想外设工作，必须把相应时钟打开。所有的GPIO都挂载到AHB1总线上

led.c编程要点1.使能GPIO端口时钟初始化结构体初始化GPIO的常用格式：GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9

//GPIOF9GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT;

//普通输出模式GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;

//100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;

//推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_UP;

//上拉GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStructure);

//初始化GPIO2.初始化GPIO目标引脚任务3.2LED流水灯程序设计【任务要求】采用TM32F407ZGT6单片机的引脚驱动蜂鸣器，蜂鸣器以100Hz的频率进行鸣叫。【实现过程】在任务3.1基础上，通过修改main()函数中的while语句功能，实现LED流水功能。任务3.3蜂鸣器控制程序设计【任务要求】采用STM32F407ZGT6单片机引脚驱动发光二极管LED1~LED8，实现8个发光二极管循环点亮的流水灯功能，每个LED灯循环点亮时间为0.2秒。【电路设计】

（1）打开新建的模板项目；

（2）新建蜂鸣器驱动文件beep.c和beep.h，保存至HARDWARE/BEEP文件夹下；

（3）在MDK环境下添加beep.h文件所在的路径；（4）在把各个源文件对应的头文件添加到sys.h中；（5）设计主程序main.c；（6）将beep.c添加到工程（MDK工程目录下HARDWARE包内）；任务3.3蜂鸣器控制程序设计【程序设计】（7）编译程序并下载调试；任务3.4按键控制发光二极管状态设计【任务要求】采用STM32F407ZGT6单片机的端口驱动四个按键WK_UP,KEY1,KEY2,KEY3,通过四个按键驱动发光二极管，四个按键的功能分别设定为：WK_UP按键按下的首次功能为LED1的状态取反，WK_UP按键被连续按下后的循环执行功能为LED2的状态取反；KEY1按键按下首次功能为LED3的状态取反，KEY1按键被连续按下后的循环执行功能为LED4的状态取反；KEY2按键按下的首次功能为LED5的状态取反，KEY2按键被连续按下后的循环执行功能为LED6的状态取反；按下KEY3按键按下的首次功能为LED7的状态取反，KEY3按键被连续按下后循环执行功能为LED8的状态取反。1.I/O按键硬件电路结构WK_UP---PA0KEY1—PE4KEY2—PE3KEY3—PE2KEY1、KEY2、KEY3上拉WK_UP按键下拉如何判断PA0口有按键按下？未按下PA0口输入低电平；按下PA0口输入高电平如何判断PE2、PE3、PE4口有按键按下？未按下输入高电平按下输入低电平PA0初始化功能：输入浮空或下拉PE2、PE3、PE4初始化功能：输入浮空或上拉(1）按键电路结构：PA0下拉；PE2、PE3、PE4上拉；

(3）PA0、PE2、PE3、PE4的初始化参数(2）WK_UP的检测：按下为1，未按为0

KEY1,KEY2,KEY3检测：按下为0，未按为1按键设计总结：2.I/O按键硬件检测程序设计

（1）打开新建的模板项目；

（2）新建蜂鸣器驱动文件iokey.c和iokey.h，保存至HARDWARE/IOKEY文件夹下；

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