您好,欢迎来到锐单商城! 登录 免费注册

    如何利用STM8S单片机实现一键式的开关机功能

    时间:2020-09-07 15:35:04 阅读量:6 STM8S,单片机,

    开关机功能是使用电池供电系统的最基本功能。如果使用机械式开关(2段拨动开关,自锁开关等)等直接接通和切断电源,不说机械部件的可靠性,至少自动关机(一般在长时间不操作、电池电量低时需要自动关机)功能就比较难实现。所以电池供电系统一般采用按钮开关,用一个按钮配合软件实现按一次开机、再按一次关机的功能及自动关机的功能。

    这部分内容就讲述如何在上实现一键式的开关机功能。开关机功能要使用单片机的一个引脚(PD4)作为输入端,连接到按钮,接收按纽按下产生的电信号,然后再使用另一个引脚(PD3)作为输出端去驱动由三极管8550构成的一个电子开关实现对系统电源的控制。而STM8S单片机本身就直接接在电池上,利用单片机的停机模式,将单片机本身的电流降低到μA级,对电池的消耗就可以忽略不计了。

    1、电路设计

    电路图如下,C1是STM8S单片机VCAP电容,保持内部1.8V电压的稳定,是STM8S单片机唯一必须接要的外部元件,选用容量为1μF的瓷片电容,而且从电路可靠性讲,这个电容越靠近单片机IC越好。

    K1是按钮,一端接到单片机的PD4引脚上,另一端接地,这样按钮被按下就会产生一个低电平的脉冲。

    Q1是三极管,通过发光二极管D1和限流电阻R1接到单片机的PD3上。这样当PD3输出低电平时,Q1导通,VCC上有电压,可以对系统供电,反之PD3输出高电平时,Q1截止VCC没有电压。

    发光二极管D1还兼作电源指示灯的作用, Q1导通时发光反之不发光。

    剩余的C2~C5都是电源退藕电容,用于消除电源上的干扰信号。P1、P2两个接线端分别接3.6V锂电池的正负极。

    如何利用STM8S单片机实现一键式的开关机功能

    2、软件设计

    软件要实现的功能是,在PD4引脚上监控按钮按下产生的低电压脉冲信号,并根据这个信号来设置PD3引脚的输出电平去控制Q1的导通和截止,以及设置单片机自身的工作状态,以此实现对电源供电的控制。

    1)引脚工作模式设置

    首先要做的,就是设置单片机引脚的工作模式,把PD4设置为输入模式,D3设置为输出模式。

    在STM8S_StdPeriph_Lib库中,可以使用这个函数进行设置:

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

    GPIOx是端口编号,取值有GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD,分别对应单片机的PAx、PBx、PCx、PDx端口,GPIO_Pin是引脚编号,取值有GPIO_PIN_1~GPIO_PIN_7,函数通过GPIOx和GPIO_Pin两个参数指定一个唯一的引脚。

    GPIO_Mode是工作模式了。表示输入模式的取值有四种,分别是要不要上拉,要不要中断的四种组合:

    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

    要上拉的话,单片机内部会自动为引脚提供一个上拉电流,在没有外部输入的情况下,引脚就是高电平了。

    表示输出模式的取值有8种,分别是是否开漏输出、输出高低电平、是否高速输出的组合:

    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

    在这个应用中,需要把PD4设置为带上拉(因为按钮未按下时要呈高电平)、有中断的输入模式。开机时,PD3要设置为低电平的输出模式(低电平才能让Q1导通)。关机时PD3要设置为不带上拉的输入模式,所以这部分代码要这样写:

    GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_4, GPIO_MODE_IN_PU_IT); //PD4设置为带上拉、有中断的输入模式

    GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_3, GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST); //开机时把PD3设置低电平的输入模

    GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_3, GPIO_MODE_IN_FL_NO_IT);//关机时把PD3设置低电平的输入模式

    额外提一下,除了GPIO_Init函数可以设置引脚是输出高电平还是低电平,还可以用下面四个函数继续引脚的高低电平:

    void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint8_t PortVal) //输出PortVal指定的电平

    void GPIO_WriteHigh(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_Pin_TypeDef PortPins) //输出高电平

    void GPIO_WriteLow(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_Pin_TypeDef PortPins) //输出低电平

    void GPIO_WriteReverse(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_Pin_TypeDef PortPins) //高低电平翻转一次

    2)停机模式设置

    STM8S单片机有停机模式,在停机模式下,单片机功耗降到最低,所有时钟停止工作,但可以保留RAM和寄存器的值,停机模式只能可以通过下面几种方式退出:

    -外部中断(GPIO)

    -CAN接收中断

    -SPI传输结束

    -I2C中断(从地址匹配)

    -复位

    通过执行HALT指令,也就是执行库函数的halt()函数进入停机模式。

    3)设置外部中断

    外部中断通过SetExTIntSensiTIvity函数设置:

    void EXTI_SetExtIntSensitivity(EXTI_Port_TypeDef Port, EXTI_Sensitivity_TypeDef SensitivityValue)

    其中Port是要设置外部中断的端口,取值有GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD,分别对应单片机的PAx、PBx、PCx、PDx端口;

    SensitivityValue是外部中断类型,有以下几种取值,分别表示下降沿和低电平触发中断、上升沿触发中断、下降沿触发中断、上升沿和下降沿触发中断:

    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

    在这个应用中,按钮按下是产生下降沿,要选取EXTI_SENSITIVITY_FALL_ONLY模式。

    设置中断模式后,还需要启用中断,使用enableInterrupts()函数启用。

    4)外部中断处理程序

    在ST官方提供的STM8S_StdPeriph_Lib库自带的模板中,中断处理程序都在stm8s_it.c中实现。stm8s_it.c中已经根据中断向量设置好了每种中断处理程序的入口函数。只需在相应函数中填入内容即可。

    这个应用中是要编写GPIOD端口的外部中断处理函数,所以要在这个中

    这个应用中是要编写GPIOD端口的外部中断处理函数,所以要在这个中断处理函数中增加开关机的内容:

    INTERRUPT_HANDLER(EXTI_PORTD_IRQHandler, 6)

    {

    }

    5)整体程序设计和源代码

    单片机程序流程图如下,包含主程序main()的流程和stm8s_it.c的外部中断处理程序流程:

    如何利用STM8S单片机实现一键式的开关机功能

    具体源代码如下,关键点前面已经介绍,就不再详细说明了:

    A)main.c的源代码:

    void Delay(uint16_t nCount)//定义延时函数,FFFF大约是0.2s

    {

    while (nCount != 0)

    {

    nCount--;

    }

    }

    bool fPowerOn_flag =FALSE;//定义开关机标志

    void main(void)

    {

    GPIO_Init(GPIOD,GPIO_PIN_4,GPIO_MODE_IN_PU_IT);

    EXTI_SetExtIntSensitivity(EXTI_PORT_POWER_KEY,EXTI_SENSITIVITY_FALL_ONLY);

    enableInterrupts();

    while (1)

    {

    if(fPowerOn_flag == FALSE)

    {

    GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_3, GPIO_MODE_IN_FL_NO_IT);//PD3脚设置为输入模式,Q1截止

    halt();//进入停机模式

    }else

    {

    GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_3, GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST);//PD3脚设置为输出模式且为低电平,Q1导通

    ///////

    //插入用户自定义的代码

    //////

    }

    }

    }

    B)stm8s_it.c的源代码:

    void Delay(uint16_t nCount); //Delay函数在main.c中定义

    extern bool fPowerOn_flag; //fPowerOn_flag在main.c中定义,所以这里要声明成外部变量

    INTERRUPT_HANDLER(EXTI_PORTD_IRQHandler, 6)

    {

    Delay(6000); //延时消抖

    if(!GPIO_ReadInputPin(GPIOD, GPIO_PIN_3))//判断是不是按钮被按下

    {

    if(fPowerOn_flag)

    {

    fPowerOn_flag=FALSE;

    }else

    {

    fPowerOn_flag=TRUE;

    }

    }

    }

    3、关机后实测结果

    使用STM8S开发板实测关机电流,为40μA左右:

    按18650锂电池的典型容量2500mah计算,关机后可以支持2500mah/0.04ma/24小时/365天=7.1年,已经超过电池的充电循环使用寿命了,基本可以接受,不过应该还没有达到最低值,还可以研究Datasheet,继续优化软件,进一步减低关机电流。

    4、总结

    开关机部分就讲完了,最后总结一下,这部分学习到的知识点包括:

    1、单片机硬件设计,至少需要一个VCAP电容接到VCAP引脚和地之间,选用容量为1μF的瓷片电容,电在路布局上,这个电容越靠近单片机IC越好。

    2、设置各个引脚的输入、输出模式设置方法

    3、进入和退出停机模式的方法

    4、设置外部中断和中断处理程序
    责任编辑;zl

      滇ICP备17003875号-1

      2011-2019 昆明度假区绿钻百货经营部 版权所有