3.4.STM32-按键控制LED&光敏传感器控制蜂鸣器

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按键控制LED

我们按照视频教程，把按键控制LED的硬件电路接好

如图，按键一端接在GND，一端接在GPIO口，就是我们PPT中的第一种接法。LED一端接GPIO口，另一端接VCC，就是低电平点亮的接法

接下来我们就需要在这个工程上完成LED 和按键 的驱动代码

但是如果把这两部分驱动代码都混在主函数里面，显得很乱，不容易管理，也不容易移植

所以对于这种驱动代码，我们采取封装函数 的办法，单独放在另外的.c和.h文件里，这就是模块化编程的方式

后续我们跟随视频教程完成模块化编程

我们在添加文件时，这个LED.c用来存放驱动程序的主体代码 ，LED.h用来存放这个驱动程序可以对外提供的函数或变量的声明

注意.h文件要添加一个防止头文件重复包含 的代码，格式都是固定的

最后这个***#endif是和#ifndef***组成的括号，注意最后要以空行结尾

接着我们就来封装一下LED的代码，我们打开LED.c文件，首先写一个LED初始化函数，里面写的就是打开时钟，配置端口模式这些东西

• 时钟相当于单片机的心脏，开启后才能实现相应的功能
• 我们需要把初始化函数放在.h文件这里，记得加分号。
• 这样就是对模块外部声明，这个函数是可以被外部调用的函数

如下图，配置成功。这说明我们得端口配置和模块化编程是没有问题的

这里因为GPIO配置好之后默认就是低电平，所以无需其他操作，LED就会亮起来，所以我们可以先用在3.2.STM32-LED闪烁&LED流水灯&蜂鸣器里面学到的GPIO_ResetBits 和GPIO_SetBits输出函数手动配置高低电平

貌似可以折叠起来

然后复制，我们再粘贴到.h文件里面声明一下

这样LED的驱动函数模块就封装好了

接下来我们根据教程写一下按键初始化函数

注意输入模式要填GPIO_Mode_IPU(上拉输入) ，因为这几个按键都是接地的，浮空时输入低电平，那么输出高电平怎么实现？就需要上拉电阻输出高电平，我们可以在3.3.GPIO输入看到按键的硬件电路

接着我们再来写一个读取按键值的函数uint8_t Key_GetNum()，调用这个函数，就可以返回按下按键的键码，键码默认给0，松开按键时，返回0

uint8_t Key_GetNum()的返回值是uint8_t，我们在3.3.GPIO输入的C语言的数据类型同样讲过，这就是unsigned char的意思

在中间这里，我们就需要用到读取GPIO端口的功能了。

我们打开库函数

按键读取函数

第一个

GPIO_ReadInputDataBit，这个函数是用来读取输入数据寄存器某一个端口的输入值 的，它的参数是GPIOx 和GPIO_Pin ，用来指定某一个端口，返回值uint8_t代表这个端口的高低电平。读取按键我们就需要用到这个函数

第二个

GPIO_ReadInputData，这个函数比上一个函数少了一个Bit，它是用来读取整个输入数据寄存器的，参数只有一个GPIOx，用来指定外设，返回值是uint16_t，是一个16位的数据，每一位代表一个端口值

第三个

GPIO_ReadOutputDataBit，这个函数是用来读取输出数据寄存器的某一个位，原则上来说，它并不是用来读取端口的输入数据的，这个函数一般用于输出模式，用来看一下自己输出的是什么

第四个

GPIO_ReadOutputData，这个函数也是少了一个Bit，意思也是一样，是用来读取整个输出寄存器的

为了解释这些函数的功能，我们回顾一下3.1.STM32-GPIO通用输入输出口中对GPIO位结构的介绍

GPIO_ReadInputDataBit，就是读取这里输入数据寄存器的每一位
GPIO_ReadInputData，就是读取这整个输入数据寄存器
GPIO_ReadOutputDataBit，就是读取这里输出数据寄存器的某一位

GPIO_ReadOutputData，就是读取这整个输出数据寄存器

所以说，如果你想读取GPIO口 的话，需要用ReadInput 的这两个函数

如果在输出模式下，想要看现在输出了什么，才需要用到ReadOutput这两个函数，这就是这四个函数的用途

我们回到Key.c这里来，在这里我们需要读取外部输入的一个端口值

我们刚刚加入的这个函数

GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1);
它会返回 GPIOB 端口第 1 号引脚当前的电平，是 0 还是 1。

逐字解释

"输入寄存器某一位的值"

其实就是说：

STM32 每个 GPIO 端口都有一个 输入数据寄存器 IDR 。

它里面有 16 个 bit（0~15），每个 bit 对应一个引脚现在的电平情况。

• bit = 1 → 说明这个引脚现在是 高电平
• bit = 0 → 说明这个引脚现在是 低电平

GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1)

干的事情就是：

• 去看 GPIOB->IDR 这个寄存器
• 取出 第 1 位（Pin1）
• 把这个 0 或 1 返回给你

---

所以我们需要加上一个if语句，如果读取PB1端口值为0 （== 0），就代表按键按下

开始进入if内操作，这时按键刚按下，会有个抖动，所以需要Delay一段时间（要用Delay函数需要声明一下头文件），然后再这里Delay_ms(20)消除一下抖动。接着我们还需要检测一下按键松手的情况

• 因为我们的按键一般是松手之后才有动作的，所以在这里加上一个while循环 ，判断条件还是读取PB1 == 0这个，如果按键一直按下，就卡在这里，直到松手。松手之后，再Delay_ms(20)；消除一下按键松手的抖动，接着我们赋值KeyNum = 1，把键码1传递出去，这就是PB1按键的检测

• PB11按键也是一样的

• 这是一个阻塞式的延时去抖按键检测程序：
  按键按下 → 等 20ms → 等你松手 → 再等 20ms → 返回按键编号。

• 虽然能用，但：

• • Delay_ms(20) 会让 CPU 卡死
  • while(...) 也会让 CPU 卡死
  • 多任务下会导致其他功能失效（串口丢数据、定时器错乱）
  • 不适合复杂项目
    ·
    

接着我们在主函数声明一下Key.h文件，再定义一个全局变量KeyNum，用来存一下键码的返回值

注意这个KeyNum是全局变量，函数内的KeyNum是局部变量，两者的作用域不一样。

局部变量只能在本函数里使用，在外面的是全局变量，每个函数都可以使用。在函数里优先使用自己的局部变量，如果没有，才会使用外部的全局变量

那我就用这个全局变量来接收返回值。接着在while循环写上这个
KeyNum = Key_GetNum();，不断读取键码值，放在KeyNum变量里

接着在主函数写下这一段代码，就可以实现按按键1，LED1点亮，按按键2，LED1熄灭

但是我们演示的程序是按一下熄灭，再按一下点亮。也就是按键按下，LED的状态取反，这个怎么实现呢？

这就需要用到GPIO_ReadOutput函数了

我们可以在LED的驱动代码里，再加一个函数void LED1_Turn()

这整个逻辑就是，调用GPIO_ReadOutputDataBit函数，读取当前的端口输出状态，如果当前输出0，就给他置1，否则就置0

这也是GPIO_ReadOutput函数的用途，一般用于输出模式下

把LED2也加上翻转的功能，然后把函数名复制到.h文件声明一下即可。这样我们就可以在主函数使用这两个功能了

接下来我们展示一下最终效果

按键控制LED

因为博主的面包板质量不太好，总是接触不良，所以只演示一个按键控制一个LED的情况

最后注意一下，这个驱动函数模块 写好之后，尽量在函数上面加上一些注释，说明一下函数的用途、参数的取值和返回值的意思这些东西

下面给大家配上图，演示一下

main函数

图片版

代码版

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"

uint8_t KeyNum;		//定义用于接收按键键码的变量

int main(void)
{
	/*模块初始化*/
	LED_Init();		//LED初始化
	Key_Init();		//按键初始化
	
	while (1)
	{
		KeyNum = Key_GetNum();		//获取按键键码
		
		if (KeyNum == 1)			//按键1按下
		{
			LED1_Turn();			//LED1翻转
		}
		
		if (KeyNum == 2)			//按键2按下
		{
			LED2_Turn();			//LED2翻转
		}
	}
}

LED.c文件

图片版

代码版

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * 函    数：LED初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);		//开启GPIOA的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);						//将PA1和PA2引脚初始化为推挽输出
	
	/*设置GPIO初始化后的默认电平*/
	GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2);				//设置PA1和PA2引脚为高电平
}

/**
  * 函    数：LED1开启
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED1_ON(void)
{
	GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);		//设置PA1引脚为低电平
}

/**
  * 函    数：LED1关闭
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED1_OFF(void)
{
	GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);		//设置PA1引脚为高电平
}

/**
  * 函    数：LED1状态翻转
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED1_Turn(void)
{
	if (GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == 0)		//获取输出寄存器的状态，如果当前引脚输出低电平
	{
		GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);					//则设置PA1引脚为高电平
	}
	else													//否则，即当前引脚输出高电平
	{
		GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);					//则设置PA1引脚为低电平
	}
}

/**
  * 函    数：LED2开启
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED2_ON(void)
{
	GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);		//设置PA2引脚为低电平
}

/**
  * 函    数：LED2关闭
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED2_OFF(void)
{
	GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);		//设置PA2引脚为高电平
}

/**
  * 函    数：LED2状态翻转
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED2_Turn(void)
{
	if (GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_2) == 0)		//获取输出寄存器的状态，如果当前引脚输出低电平
	{                                                  
		GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);               		//则设置PA2引脚为高电平
	}                                                  
	else                                               		//否则，即当前引脚输出高电平
	{                                                  
		GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);             		//则设置PA2引脚为低电平
	}
}

Key.c文件

图片版

代码版

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

/**
  * 函    数：按键初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Key_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);		//开启GPIOB的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	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);						//将PB1和PB11引脚初始化为上拉输入
}

/**
  * 函    数：按键获取键码
  * 参    数：无
  * 返 回 值：按下按键的键码值，范围：0~2，返回0代表没有按键按下
  * 注意事项：此函数是阻塞式操作，当按键按住不放时，函数会卡住，直到按键松手
  */
uint8_t Key_GetNum(void)
{
	uint8_t KeyNum = 0;		//定义变量，默认键码值为0
	
	if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)			//读PB1输入寄存器的状态，如果为0，则代表按键1按下
	{
		Delay_ms(20);											//延时消抖
		while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0);	//等待按键松手
		Delay_ms(20);											//延时消抖
		KeyNum = 1;												//置键码为1
	}
	
	if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0)			//读PB11输入寄存器的状态，如果为0，则代表按键2按下
	{
		Delay_ms(20);											//延时消抖
		while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0);	//等待按键松手
		Delay_ms(20);											//延时消抖
		KeyNum = 2;												//置键码为2
	}
	
	return KeyNum;			//返回键码值，如果没有按键按下，所有if都不成立，则键码为默认值0
}

---

按键控制LED 的代码到这里就结束了，接着我们来到光敏传感器控制蜂鸣器的代码编写

光敏传感器控制蜂鸣器

接线图

我们先看一下接线图

这里接了两个模块

左边的蜂鸣器同之前的接法。

VCC，GND 接电源，控制脚接PB12号口

右边的光敏传感器，VCC，GND同样都是接电源，DO（数字输出端）接PB13号口

当我们遮住光线时，输出指示灯灭，代表输出高电平，松手时，输出指示灯亮，代表输出低电平

其上的电位器可以调节高低电平的判断阈值

代码设计

主要步骤还是驱动程序的封装

蜂鸣器＋光敏传感器

main.c文件

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "Buzzer.h"
#include "LightSensor.h"

int main(void)
{
	/*模块初始化*/
	Buzzer_Init();			//蜂鸣器初始化
	LightSensor_Init();		//光敏传感器初始化
	
	while (1)
	{
		if (LightSensor_Get() == 1)		//如果当前光敏输出1
		{
			Buzzer_ON();				//蜂鸣器开启
		}
		else							//否则
		{
			Buzzer_OFF();				//蜂鸣器关闭
		}
	}
}

蜂鸣器.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * 函    数：蜂鸣器初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Buzzer_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);		//开启GPIOB的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);						//将PB12引脚初始化为推挽输出
	
	/*设置GPIO初始化后的默认电平*/
	GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);							//设置PB12引脚为高电平
}

/**
  * 函    数：蜂鸣器开启
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Buzzer_ON(void)
{
	GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);		//设置PB12引脚为低电平
}

/**
  * 函    数：蜂鸣器关闭
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Buzzer_OFF(void)
{
	GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);		//设置PB12引脚为高电平
}

/**
  * 函    数：蜂鸣器状态翻转
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Buzzer_Turn(void)
{
	if (GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_12) == 0)		//获取输出寄存器的状态，如果当前引脚输出低电平
	{
		GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);						//则设置PB12引脚为高电平
	}
	else														//否则，即当前引脚输出高电平
	{
		GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);						//则设置PB12引脚为低电平
	}
}

蜂鸣器.h

#ifndef __BUZZER_H
#define __BUZZER_H

void Buzzer_Init(void);
void Buzzer_ON(void);
void Buzzer_OFF(void);
void Buzzer_Turn(void);

#endif

光敏传感器.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * 函    数：光敏传感器初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LightSensor_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);		//开启GPIOB的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	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);						//将PB13引脚初始化为上拉输入
}

/**
  * 函    数：获取当前光敏传感器输出的高低电平
  * 参    数：无
  * 返 回 值：光敏传感器输出的高低电平，范围：0/1
  */
uint8_t LightSensor_Get(void)
{
	return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_13);			//返回PB13输入寄存器的状态
}

光敏传感器.h

#ifndef __LIGHT_SENSOR_H
#define __LIGHT_SENSOR_H

void LightSensor_Init(void);
uint8_t LightSensor_Get(void);

#endif

最后总结一下

GPIO的使用方法

• 初始化时钟
• 定义结构体
• 赋值结构体
• • GPIO_Mode可以选择我们之前讲的那8种输入输出模式
• • GPIO_Pin选择引脚，可以用按位或的方式同时选中多种引脚
• • GPIO_Speed没啥要求
• 最后使用GPIO_Init函数，将指定的GPIO外设初始化好
• 然后有8个读取和写入的函数，我们读写GPIO口主要就用这些函数就行
• 之后我们学习了模块化编程的方法，一般我们自己要做一个产品的话，外围硬件比较多
• 这时候就要尽量把每个硬件的驱动函数单独提取出来，封装在.c和.h文件里
• 这样有利于简化主函数的逻辑，也有利于移植程序和分工合作
• 做封装时，把函数的注释写清楚，示例已经给出来了