STC8H1K28实现训练——2.逻辑能力训练

STC8H1K28实现训练——2.逻辑能力训练

一、设计任务

1.模式控制

通过KEY1键控制RGB-LED中的红灯的亮度，将亮度分为三级，第一级：亮度100%，第二级：亮度50%，第三级：亮度0，按动KEY1实现三种亮度循环切换。

2.对位模式控制

通过KEY1和KEY2的配合，控制RGB-LED的颜色。KEY1负责切换RGB-LED每个像素的亮度（如上题所示），KEY2负责切换KEY1对哪个LED进行操作。以实现每个像素均可独立调整亮度的级别，实现RGB-LED整体颜色的变换。

注：可连续进行设置，不能发生逻辑混乱。按键对震动和按键时间具有鲁棒性。

3.应用预热

利用两个全彩LED中的一个指示当前操作的像素状态，一颗全彩LED应红、绿、蓝三种颜色对应当前处于操作态的RGB-LED三个像素，另外一个全彩标记该像素处于的亮度（不同等级的亮度可以用不同颜色表示）。

二、任务分解及设计思路

2-1  

任务拆分：

（1）设定灯一个全局变量，用按键KEY1控制灯的三个模式，分别为，灭，                         亮，闪烁

（2）设定一个常量fre给定一个小于100的值（需要距离0和100的距离较远的数值，比如50），将此变量视为标志变量。再设定一个全局变量pwm，每进入定时器1，pwm+1。

（3）设置pwm在0到fre区间LED灭，在fre到100区间LED亮，因为单                    片机扫描频率非常快，人眼所看到的便会感受到LED处于半亮的情况。

（4）将LED半亮进行函数封装，代替闪烁模式

程序流程图：如2-2流程图所示，去除对KEY1判断的函数，便是在while循环下只循环对KEY2的操作判断

2-2

任务拆分：    （1）通过按键KEY2进行灯色选择

                         （2）添加2-1灯亮度控制函数，配置GPIO的输入输出

程序流程图：

2-3

任务拆分：    （1）点亮左上角和右上角的灯（ws2812b）

              （2）通过按键选择左上角和右上角灯的颜色

              （3）将选灯位和选灯色打包封装成一个全彩灯选择函数，在主程序调用灯显 示函数时调用ws2812b的封装函数，即可在灯对应模式下选择左上角和右上角全彩灯的颜色和亮灭。

程序流程图：

三、设计中解决的关键问题

知识点：

PWM占空比控制灯亮度：

图来源于CSDN论坛:

当 CNT=CCRx 时输出 1。当 CNT <CCRx 的时候， IO（输出口）输出低电平，当 CNT 值大于等于 CCRx 的时候，IO 输出高电平(1)， 当 CNT 达到 ARR 值的时候，重新归零，然后重新向上计数，依次循环。改变 CCRx 的值，就可以改变 PWM 输出的占空比，改变 ARR 或CCRx的值，就可以改变 PWM 输出的频率。

在本实验中我使用fre全局变量代替上文中的CCRx，fre变量是可以自行选定的，pwm全局变量代替上文中的ARR，并以此来设定上限。当pwm>fre时，LED输出低电平；当pwm<fre时，LED输出高电平。在这里100为扫描的次数，而STC8H的频率为24MHz，以高低电平驱动的LED处于闪烁状态，但是人眼无法分辨，这样便让灯处于亮和灭的中间状态。

ws2812b全彩灯：

通过DIN和DOUT（DO）对ws2812b输入0码和1码

0码和1码输入需要配置合适的高低电平，如下图所示

而输入DIN的数据需要编写成24bit编码的形式，分别为绿色、红色、蓝色的8位数据，按照顺序进行传输，所以编写输入数据的时候也需要按照这种格式进行编写。

所以编码采取的格式如下：

将r、g、b三颜色的8位数据分别存储，在输入的时候再组合成24位进行输入。

技术难点：

PWM占空比控制灯亮度：

在设置扫描函数的时候，需要使用定时器，如果单一的在while循环中对pwm状态进行判断，可能会受到其他已有程序所包含的延时函数影响，例如按键消抖中存在的延时。

ws2812b全彩灯：

给ws2812b发送数据的时候需要一定的c语言编程基础。

例如，发送绿色码元的八位数据如图中代码所示：

for循环内，每循环一次，G8位进行一次左移，当循环8次后，G8位数据也全部以0、1码的形式输入给ws2812b。如下图G8位的输入和输出入下图所示：

四、关键程序流程图及程序说明

pwm调亮度：根据按键KEY1改变KEY1_count全局变量值，调整高低电平的占空比，以此来选择亮度。以下为流程图和代码：

ws2812b全彩灯调色：

五、课程设计的收获

对于pwm：

了解到关于芯片扫描可以通过设置pwm、改变高低电平占空比对灯处于亮和灭之间半亮的表达。这是我第一次了解到芯片扫描的应用功能，以及观察到了其介于两者之间状态的效果。

对于ws2812b：

需要对说明书以及模块原理进行仔细的了解，是学习单片机模块编程的第一步，也是最重要的一步。