php模板建站,设计公司和装修公司的区别,天柱建设局网站,菏泽营销网站建设公司关注 星标公众号 不错过精彩内容 大家好#xff0c;我是硬核王同学#xff0c;最近在做免费的嵌入式知识分享#xff0c;帮助对嵌入式感兴趣的同学学习嵌入式、做项目、找工作! 上两小节我们已经把GPIO的结构和8种输入输出模式都讲完了#xff0c;到这里还不懂的可以回…关注 星标公众号 不错过精彩内容 大家好我是硬核王同学最近在做免费的嵌入式知识分享帮助对嵌入式感兴趣的同学学习嵌入式、做项目、找工作! 上两小节我们已经把GPIO的结构和8种输入输出模式都讲完了到这里还不懂的可以回头看一下。 一、硬件介绍 1按键介绍 按键常见的输入设备按下导通松手断开左下角的这个图片就是按键上面白色的是按钮下面是它的两个引脚 按键抖动现象由于按键内部使用的是机械式弹簧片来进行通断的所以在按下和松手的瞬间会伴随有一连串的抖动通过下面这个波形就可以看到假设按键没按下是高电平按下了就是低电平那在按下的瞬间信号由高电平变为低电平时就会来回的抖几下这个抖动会比较快通常在5~10ms之间人眼是分辨不出来的但是对于高速运行的单片机而言5~10ms的时间还是很漫长的所以我们要对这个抖动进行过滤否则就会出现接键按一下单片机却反映了多次的现象另外在按键松手的时候也会有一小段时间的抖动也需要过滤。最简单的过滤办法就是加一段延时把这个抖动时间耗过去这样就没问题了 2传感器模块介绍 从左到右分别是光敏电阻传感器、热敏电阻传感器、对射式红外传感器、反射式红外传感器它们的电路结构和工作原理都差不多 工作原理传感器元件光敏电阻 / 热敏电阻 / 红外接收管等的电阻会随外界模拟量的变化而变化通过与定值电阻分压即可得到模拟电压输出 电阻的变化不容易直接观察 再通过电压比较器进行二值化即可得到数字电压输出
下面这个图就是传感器模块的基本电路 单独看这个模块这个N1就是传感器元件所代表的的可变电阻它的阻值可以根据环境的光线、温度等模拟量进行变化上面这个R1是和N1进行分压的定值电阻R1和N1串联一端接在VCCE极一端接在GND负极这就构成了基本的分压电路。
左边这个C2是一个滤波电容它是为了给中间的电压输出进行滤波的用来滤除一些干扰保证输出电压波形的平滑.一般我们在电路里遇到这种一端接在电路中另一端接地的电容都可以考虑一下这个是不是滤波电容的作用如果是滤波电容的作用那这个电容就是用来保证电路稳定的并不是电路的主要框架.
这时候我们在分析电路的时候就可以先把这个电容给抹掉这样就可以使我们的电路分析更加简单。那我们把这个电容抹掉整个电路的主要框架就是定值电阻和传感器电阻的分压电路了。
在这里可以用分压定理来分析一下传感器电阻的阻值变化对输出电压的影响当然我们还可以用上下拉电阻的思维来分析当这个N1阻值变小时下拉作用就会增强中间的AO端的电压就会拉低极端情况下N1阻值为0AO输出被完全下拉输出0V。 当N1阻值变大下拉作用就会减弱中间的引脚由于R1的上拉作用电压就会升高极端情况下N1阻值无穷大相当于断路输出电压被R1拉高至VCC。如 用上下拉电阻来分析电路的可以举个例子来说明上下拉电阻的工作逻辑。 AO这个输出端你可以把它想象成一个放在屋里的水平杆子R1上拉电阻相当于拴在屋顶的弹簧将杆子往上拉N1下拉电阻相当于拴在地面的弹簧将杆子往下拉N1这个电阻的阻值越小弹簧的拉力就越强。 这个杆子的高度就相当于电路中的电压如果只有上拉弹簧或者下拉弹簧那杆子肯定被拉到了屋顶或者地面在电路中就相当于中间点的电压为VCC或者GND。 那当两个弹簧相互拉扯的时候中间的输出端就会向拉力强的一端偏移至于偏移多少就取决于两个弹簧的弹力之差了如果上下拉弹簧的弹为一致则杆子会处于居中的位置也就是电路输出VCC/2的电压如果上面的阻值小拉力强那输出电压就会变高反之下面的阻值小输出电压就会变低如果阻值为0在电路中就是短接的状态那就相当于拉力无穷大了如果上下拉电阻的阻值都为0就是两个无穷大的为在对抗在电路中呈现的状态就是电源短路所以这种情况应该避免。 这个上拉电阻和下拉电阻在单片机电路中会经常出现比如弱上拉、弱下拉、强上拉、强下拉等这里强和弱就指电阻阻值的大小也就是这个弹簧弹力的大小上拉和下拉就指是接到VCC还是GND也就是这个杆子是拉向屋顶还是拉向地面最终的输出电压就是在弹簧拉扯下最终杆子的高低。 在N1和R1这两个电阻的分压下AO就是我们想要的模拟电压输出了所以这里可以看到这个AO电压就直接通过这个排针输出了这就是AO电压的由来仅需两个电阻分压即可得到 那接下来这个模块还支持有数字输出这个数字输出就是对AO进行二值化的输出这里二值化是通过这个芯片LM393来完成的这个LM393是一个电压比较器芯片红框圈的里面有两个独立的电压比较器电路然后剩下的是VCC和GND供电那我们VCC就接到了电路的VCCGND也接到了电路的GND最左边这里有个电容是一个电源供电的滤波电容这个电压比较器其实就是一个运算放大器有关运算放大器的知识我在51单片机视频的AD/DA那一节有讲过大家不会的可以去看一下 当这个运算放大器为比较器当这个同相输入端的电压大于反相输入端的电压时输出就会瞬间升高为最大值也就是输出接VCC反之当同相输入端的电压小于反相输入端的电压时输出就会瞬间降低为最小值也就是输出接GND这样就可以对一个模拟电压进行二值化了 实际的应用在这里同相输入端IN接到了AO这里就是模拟电压端IN-呢接了一个R2电位器这个电位器的接法也是分压电阻的原理拧动电位器IN-就会生成一个可调的闻值电压 两个电压进行比较最终输出结果就是DO数字电压输出DO最终就接到了引脚的输出端这就是数字电压的由来 右边这里还有两个指示灯电路左边的是电源指示灯通电就亮右边的是DO输出指示灯它可以指示DO的输出电平那右边DO这里还多了个R5上拉电阻这个是为了保证默认输出为高电平的 最右边就是P1的排针分别是VCC、GND、DO和AO 对于光敏电阻传感器来说这个N1就是光敏电阻对于热敏电阻传感器来说这个N1就是热敏电阻 对应这个红外传感器来说这个N1就是一个红外接收管当然对应还会多一个点亮红外发射管的电路在这里发射管发射红外光接收管接收红外光模拟电压就表示的是接收光的强度那这个模块的这里电位器是直接换成了两个电阻进行分压这样数字输出就是固定闯值的二值化了这个模块通常用来检测通断所以阈值也不需要过多的调整 那最后一个模块也是一个红外发射管和接收管 只不过它是向下发射红外光然后检测反射光的这个可以用来做寻迹小车 3硬件电路
按键
最上面两个是下接按键的方式最下面两个是上接按键的方式一般来说我们的按键都是用上两种方式也就是下接的方式这个原因跟LED的接法类似是电路设计的习惯和规范 第一种接法是按键的最常用的接法了随便选取一个GPIO口比如PA0然后通过K1接到地当按键按下时PA0被直接下拉到GND此时读取PAO口的电压就是低电平. 当按键松手时PA0被悬空引脚电压会不确定所以在这种接法下必须要求PA0是上拉输入的模式否则就会出现引脚电压不确定的错误现象。
如果PA0是上拉输入模式按下按键引脚为低电平松手引脚为高电平 第二种接法相比较第一个图在这里外部接了一个上拉电阻这个上拉电阻大家可以想象成一个弹簧把这个端口向屋顶上拉当按键松手时引脚由于上拉作用自然保持为高电平当按键按下时引脚直接接到GND所以引脚就为低电平。 这种状态下引脚不会出现悬空状态所以此时PA0引脚可以配置为浮空输入或者上拉输入如果是上拉输入那就是内外两个上拉电阻共同作用了这时高电平就会更强一些对应高电平就更加稳定当然这样的话当引脚被强行拉到低时损耗也就会大一些 第三种接法PA0通过按键接到3.3V这样也是可以的不过要求PA0必须要配置成下拉输入的模式当按键按下时引脚为高电平松手时引脚回到默认值低电平。
这要求单片机的引脚可以配置为下拉输入的模式一般单片机可能不一定有下拉输入的模式所以最好还是用上面的接法下面的作为扩展部分大家了解一下即可 最后一种接法就是在刚才的这种接法下面再外接一个下拉电阻这个接法PA0需要配置为下拉输入模式或者浮空输入模式和第二种类似 总结上面两种接法按键按下为低电平松手为高电平下面两种接法按键按下为高电平松手为低电平左边两种接法必须要求引脚是上拉或下拉输入的模式右边两种接法可以允许引脚是浮空输入的模式因为已经外置了上拉电阻和下拉电阻一般我们都用上面两种接法下面两种接法用的较少
传感器模块
最右边的是传感器模块的电路因为是使用模块的方案所以电路还是非常简单的这里VCC接3.3VGND接GND用于供电DO数字输出随便接一个端口比如PA0用于读取数字量AO模拟输出呢我们之后学ADC模数转换器的时候再讲现在还是不用接的 二、C语言学习 这里不再过多赘述这里主要讲的一些C语言高级一点的知识学过C语言的可以不用再学
没学过的有需要可以点击这里观看视频学习 作 者 硬核王同学
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