3.4 按键控制LED/光敏传感器控制蜂鸣器

一、按键控制LED

1.1 硬件电路搭建

这里使用了两个按键和两个 LED。

• 按键分别连接到 PB1 和 PB11 端口，一端接 GPIO 口，另一端接地，通过检测 GPIO 口的电平变化来判断按键是否按下。
• LED 则分别连接到 PA1 和 PA2 端口，一端接 GPIO 口，另一端接 VCC，采用低电平点亮。

1.2 LED驱动代码

1. 模块化编程：

   • 为了使代码结构清晰、易于管理和移植，经常采用了模块化编写。对于驱动代码，通常将其封装起来，单独放在 .c 和 .h 文件中。

   • 以按键和 LED 的驱动代码为例，在工程文件夹中新建一个名为 hardware 的文件夹，专门用于存放硬件驱动。然后在 Target 中新建一个 hardware 并添加到头文件路径列表中。

2. 创建文件：在 hardware 文件夹中分别新建 LED.c 和 LED.h 文件。LED.c 用于存放驱动程序的主体代码，LED.h 用于存放该驱动可以对外提供的函数或变量的声明。

3. LED初始化函数：
   开启 GPIOA 的时钟。定义结构体变量，配置端口模式为通用推挽输出，选择 PA1 和 PA2 端口，输出速度为 50MHz。最后调用 GPIO_Init 完成 GPIOA 外设的初始化。

4. 点亮，熄灭和翻转 LED 的函数：

   • void LED1_On (void) 和 void LED1_Off (void)：分别通过 GPIO_SetBits() 和 GPIO_ResetBits() 来控制 LED 的亮灭。
   • void LED1_Turn(void) 和 void LED2_Turn(void)：通过读取 GPIO 口的状态来判断 LED 的状态，从而翻转 LED 的状态。

   #include "stm32f10x.h"   // Device header
   
   void LED_Init(void)
   {
       RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
   
       GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStucture;
       GPIO_InitStucture.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
       GPIO_InitStucture.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;
       GPIO_InitStucture.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
       GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStucture);
   
       GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2);
   }
   
   void LED1_ON(void)
   {
       GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
   }
   
   void LED1_OFF(void)
   {
       GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
   }
   
   void LED1_Turn(void)
   {
       if (GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == 0)
       {
           GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
       }
       else
       {
           GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
       }
   }
   
   void LED2_ON(void)
   {
       GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
   }
   
   void LED2_OFF(void)
   {
       GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
   }
   
   void LED2_Turn(void)
   {
       if (GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_2) == 0)
       {
           GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
       }
       else
       {
           GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
       }
   }

5. 头文件：LED.h 存放函数和变量声明。

   #ifndef _LED_H
   #define _LED_H
   
   void LED_Init(void);
   
   void LED1_ON(void);
   void LED1_OFF(void);
   void LED1_Turn(void);
   void LED2_ON(void);
   void LED2_OFF(void);
   void LED2_Turn(void);
   
   #endif

1.3 按键驱动代码

1. 创建文件：在 hardware 文件夹中新建 key.c 和 key.h 文件。

2. 键盘初始化函数：
   开启 GPIOB 的时钟。然后定义结构体变量，配置端口模式为上拉输入，选择 PB1 和 PB11 端口，输出速度 50MHz（此时为输入模式，此参数没有实际作用）。最后调用 GPIO_Init() 完成 GPIOB 外设的初始化。

3. 读取按键值函数：编写 uint8_t Key_GetNum(void) 函数来读取按键值，函数内部首先定义一个变量 Key_Number 用于存储按键键码。然后通过 GPIO_ReadInputDataBit() 函数读取 GPIO 端口的值，判断按键是否按下。如果按键按下，先进行 20ms 的延时消除按键抖动，随后通过一个 while 循环等待按键松手，松手后再进行 20ms 的延时消抖，最后将 Key_Number 赋值为 1，表示按键 1 按下。

   #include "stm32f10x.h"   // Device header
   #include "delay.h"
   
   void Key_Init(void)
   {
       RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
       GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
       GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
       GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_11;
       GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
       GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
   }
   
   uint8_t Key_GetNum(void)
   {
       uint8_t KeyNum = 0;
       if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
       {
           Delay_ms(20);	//按键去抖动
           while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0);	//等待按键松手
           Delay_ms(20);	//按键去抖动
           KeyNum = 1;
       }
       if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0)
       {
           Delay_ms(20);
           while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0);
           Delay_ms(20);
           KeyNum = 2;
       }
   
       return KeyNum;
   }

4. 头文件：key.h 存放函数和变量声明。

   #ifndef _KEY_H
   #define _KEY_H
   
   void Key_Init(void);
   uint8_t Key_GetNum(void);
   
   #endif

1.4 主函数调用

在主函数 main.c 中，首先包含相应的头文件，如 #include "LED.h" 和 #include "key.h"。然后进行初始化操作，如 LED_Init (); 和 Key_Init ();。在主循环中，通过调用按键读取函数获取按键值，并根据按键值执行相应的 LED 控制操作。

#include "Device/Include/stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"

uint8_t KeyNum = 1;

int main(void)
{
	LED_Init();
	Key_Init();

    while(1)
    {
		KeyNum = Key_GetNum();
		if (KeyNum == 1)
		{
			LED1_Turn();
		}
		if (KeyNum == 2)
		{
			LED2_Turn();
		}
	}
}

二、光敏传感器与蜂鸣器电路

• 蜂鸣器 VCC 和 GND 分别接电源正负极，控制脚接 PB12 号口。
• 光敏传感器 VCC 和 GND 同样接电源正负极，数字输出端 DIO 接 PB13 号口。

当光线变化时，光敏传感器的输出电平会相应改变，通过检测这个电平变化，可以实现对蜂鸣器的控制。

代码和之前的按键控制 LED 类似：

2.1 Buzzer.c 代码：

#include "stm32f10x.h"   // Device header

void Buzzer_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStucture;
    GPIO_InitStucture.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStucture.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
    GPIO_InitStucture.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStucture);

    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
}

void Buzzer_ON(void)
{
    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
}

void Buzzer_OFF(void)
{
    GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
}

void Buzzer_Turn(void)
{
    if (GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_12) == 0)
    {
        GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
    }
    else
    {
        GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
    }
}

2.2 LightSensor.c 代码：

#include "stm32f10x.h"   // Device header

void LightSensor_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}

uint16_t LightSensor_Get(void)
{
    return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_13);
}

2.3 main.c 代码：

#include "stm32f10x.h"   // Device header
#include "delay.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"
#include "Buzzer.h"
#include "LightSensor.h"

int main(void)
{
    Buzzer_Init();
    LightSensor_Init();
    
    while(1)
    {
        if (LightSensor_Get() == 1)
        {
            Buzzer_ON();
        } else
        Buzzer_OFF();
    }
}