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。
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_ITInput floating, no external interrupt
GPIO_MODE_IN_PU_NO_ITInput pull-up, no external interrupt
GPIO_MODE_IN_FL_ITInput floating, external interrupt
GPIO_MODE_IN_PU_ITInput 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_FASTOutput open-drain, low level, 10MHz
GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FASTOutput push-pull, low level, 10MHz
GPIO_MODE_OUT_OD_LOW_SLOWOutput open-drain, low level, 2MHz
GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_SLOWOutput push-pull, low level, 2MHz
GPIO_MODE_OUT_OD_HIZ_FASTOutput open-drain, high-impedance level,10MHz
GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FASTOutput push-pull, high level, 10MHz
GPIO_MODE_OUT_OD_HIZ_SLOWOutput open-drain, high-impedance level, 2MHz
GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_SLOWOutput 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_LOWInterrupt on Falling edge and Low level
EXTI_SENSITIVITY_RISE_ONLYInterrupt on Rising edge only
EXTI_SENSITIVITY_FALL_ONLYInterrupt on Falling edge only
EXTI_SENSITIVITY_RISE_FALLInterrupt 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。
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