蓝桥杯嵌入式组别第九节：MCP4017编程设计

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了蓝桥杯嵌入式组别第九节：MCP4017编程设计相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

MCP4017编程设计

数字电位器MCP4017电路原理

他本质是一个IC器件，也就是本质是一个芯片。
芯片内部是一些电阻网络，是通过很多模拟开关来切换不同的阻值的。
那么如何控制芯片内部的不同开关从而实现不同的阻值呢？在本竞赛开发板上是通过IIC总线实现CPU向本芯片发送数据的，告诉芯片要打开多少开关，打开哪几个开关，从而变成多少的阻值这样一个目的。

可以从上图看到，3，4管脚是IIC的通讯线，1,2管脚是芯片的电源线。那么5，6管脚是做什么的？

5脚是可变电阻的一端，6脚相当于是可变电阻的划片，A这端是悬空的，所以5，6端得到的信息是：

  • 当划片W移到最左端，有： R W B = R A B R_WB=R_AB RWB​=RAB​
  • 当划片W移到中间，有： R W B = 1 / 2 R A B R_WB=1/2R_AB RWB​=1/2RAB​
  • 当划片W移到最右端，有： R W B 约等于 0 R_WB约等于0 RWB​约等于0

又由于本芯片组织范围是104E,也就是 10 ∗ 1 0 4 = 100 K Ω 10*10^4=100KΩ 10∗104=100KΩ的范围。

然后我们再观察电路图，是一个典型的分压结构：

所以PB14处的电压就是：
V = 3.3 ∗ R W B R W B + 10 V=3.3* \\fracR_WBR_WB+10 V=3.3∗RWB​+10RWB​​
PB14可以作为一个ADC引脚将这个分压量读入然后转化成数字量。

然后在开始变成之前我们还需要知道这个IIC器件的地址：


由上面厂家给的信息可知：
如果是STM32读该芯片的信息，则地址是0x5f
如果是STM32向该芯片写信息，则地址是0x5e


上图所示是MCP4017芯片的电阻网络，其实它内部改变电阻的方法十分简单，就是通过闭合不同的开关来实现的。比如，闭合开关00h，那么就相当于没有接任何电阻，阻值为0。如果闭合开关01h，就接入了1个 R S R_S RS​进去。后面再改变不同的开关，就是接入的 R S R_S RS​个数不同罢了。通过这种方式改变了芯片内部的阻值。

程序设计

  1. 复制【资源数据包】 里的i2c-hal.c和h文件到【编程工程】
  2. 在main.c调用的12C部分IO初始化代码(PB6，PB7);
  3. 在i2c.c文件里编程: 读写MCP4017函数;
  4. 在main.c调用MCP4017_WriteMCP4017_Read函数，完成数字电位器读写程序。

关于这个芯片是如何应用IIC协议来指定读写命令的，这一点也可以通过芯片手册查到：

根据上图可以得知往芯片里面写命令的代码应该是：

由于芯片只能接收7bit的数据，所以最高位不论发什么都会丢弃，所以上图就同一个X号来代替了

void MCP4017_Write(u8 val)

	I2CStart();
	I2CSendByte(0x5e);
	I2CWaitAck();
	I2CSendByte(val);
	I2CWaitAck();
	I2CStop();


根据上图可以写出读的代码：

u8 MCP4017_Read(void)

	u8 val;
	I2CStart();
	I2CSendByte(0x5f);
	I2CWaitAck();
	val=I2CReceiveByte();
	I2CSendNotAck();
	I2CStop();
	return val;

把上面两段代码复制到i2c.c文件中即可，并记得在i2c.h文件中声明。
然后就可以在主函数中调用了。

特别声明一点就是MCP4017两次写入过程中间不需要加延时函数，不像EEPROM那样。

如何利用ADC管脚采集该芯片的电压

步骤：

  1. 【模板】作为STM32CUBEMX生成代码的工程;
  2. 设置ADC相关的GPI0为【ADC输入】模式，并设置成【单端模式】: (PB15，PB12，PB14)
  3. 设置ADC1的转换的通道数(Number 0f Conversion) 为2; (设置ADC1_IN5和ADC1_IN11的Rank、采集速度)
  4. 添加ADC相关的HAL库驱动文件 (stm32g4xx hal adc.c和stm32g4xx hal adc_exc);
  5. 在main.c 添加adc,h，并添加ADC初始化代码;[注] 外设时钟一定要初始化!
  6. 测试HAL ADC Start的ADC启动函数和HAL ADC GetValue的ADC读取函数;

根据上面的电路图我们得知该芯片连接有一个ADC采样管脚PB14，所以我们打开模板工程配置该引脚的相关参数：
将PB14勾选为ADC模式，然后选择对应通道为单端模式。


此处需要注意的一个点是：
由于目前有两个ADC1的管脚（对应不同的通道），所以要把ADC1下面的“Number Of Conversion”改为2，意思就是该ADC对应的要用两个通道。
并且我们可以看到当我们把这个数字改为2时，上面的“Scan Conersion Mode”会自动开启。意思是他会对该ADC内的这两个通道进行循环扫描，以确保get到每个通道的值。至于是先扫描哪一个通道，这个也是可以进行设置的：

配置这个Rank等级即可实现。我们这里设置通道11为告级别，通道5为低级别，这样他就会先采样通道1，然后采样通道5.
另外，后面的“Sampling Time”这里建议在多通道的时候把它调的慢一点。这里我们调到最慢，就是经过640.5个时钟周期才采样一次。

而ADC2只有一个管脚，一个通道被使用，所以不需要进行这些配置。
之后生成代码，然后进行移植即可。
补充写两行采样mcp的代码即可：

u16 adc1_val,adc2_val;
float volt_r37,volt_r38,volt_mcp;
void ADC_Process(void)

	HAL_ADC_Start(&hadc1);
	volt_mcp=HAL_ADC_GetValue(&hadc1)/4096.0f*3.3f;
	
	HAL_ADC_Start(&hadc1);
	adc1_val=HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
	volt_r38=adc1_val/4096.0f*3.3f;
	HAL_ADC_Start(&hadc2);
	adc2_val=HAL_ADC_GetValue(&hadc2);
	volt_r37=adc1_val/4096.0f*3.3f;

蓝桥杯嵌入式——第九届蓝桥杯嵌入式国赛

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目录

一、赛题

话不多说，这一届的赛题题量适中，考察的东西中规中规，没有什么需要特别注意的，比十一届的难一些，但是比第十届的要简单一点。考察的内容如下：

LED，闪烁
LCD，LCD的高亮显示
ADC按键
双通道ADC转换（ADC按键、电位器）
EEPROM数据的读写，使用EEPEOM存放16位数据
DS18B20，精确到两位小数
USAR串口数据的发送




二、CubeMX模块配置

  1. DMA的配置
    用到一个DMA，用于ADC2的双通道转换
  2. GPIO的配置
  3. 中断的配置
    打开相应的中断，注意图上标红的地方，要关闭ADC的DMA中断，否则会不断的进入中断，打断CPU的执行。
  4. ADC2的配置
    主要注意一下，我们用到了ADC2的两个通道，所以这里我们使用了DMA，每个通道转换完成的数据就会由DMA直接将对应的数据存放到相应的存储器中，所以我们后面只需要读取对应的存储器的值即可。如果不使用DMA也是可以的， 要麻烦一点，网上有很多资料，这里就不多说。
    ADC配置需要注意的是，要先添加DMA，然后才能在ADC的参数设置中使能ADC DMA转换，除此之外还要使能扫描转换，以及连续转换模式，否则只能自动转换一次ADC的数据，后面的每一次都要重新使能。
  5. 串口的配置

三、部分模块代码

  1. LCD高亮显示
    关于高亮显示的具体原理可以参考我的另一篇博客https://blog.csdn.net/qq_43715171/article/details/115238360
void highlight(u8 Line, u8 *ptr)

	u32 i = 0;
	u16 refcolumn = 319;//319;
	while ((*ptr != 0) && (i < 20))	 //	20
	
		if(((select == 0 && Line == Line2) || (select == 1 && Line == Line4) || (select == 2 && Line == Line6)) && i == 2)
			LCD_SetBackColor(Green);
		else if(((select == 0 && Line == Line2) || (select == 1 && Line == Line4) || (select == 2 && Line == Line6)) && i == 18)
			LCD_SetBackColor(Black);
		
		LCD_DisplayChar(Line, refcolumn, *ptr);
		refcolumn -= 16;
		ptr++;
		i++;
  1. ADC按键
    这里我使用的是三行按键的检测方法，不清楚三行按键检测可以看我的另一篇博客，https://blog.csdn.net/qq_43715171/article/details/113004685。
    由于开启了ADC的DMA，每一次ADC转换完成数据都会存放到存储器adc_value中，其中电位器对应通道的数据存放在adc_value[0]中，ADC按键存放在adc_value[1]中。
    key_refresh()就是按键检测，检测当前的按键状态。每10ms调用一次key_scan()函数，在key_scan()里面调用了key_refresh()来获取当前的按键状态，key_scan的最后一部分代码是有关按键的长按的实现，不清楚的也可以去看我的上一篇博客，第十一届蓝桥杯嵌入式的那一章，里面有讲。

uint8_t key_falling = 0;
uint8_t key_state = 0;

extern uint16_t adc_value[];
	
void key_refresh(void)

	uint8_t key_temp = 0xFF;
	if(adc_value[1] < 100)
		key_temp &= (~0x01);
	else if(adc_value[1] < 800)
		key_temp &= (~0x02);
	else if(adc_value[1] < 1300)
		key_temp &= (~0x04);
	else if(adc_value[1] < 2000)
		key_temp &= (~0x08);
	else if(adc_value[1] < 2500)
		key_temp &= (~0x10);
	else if(adc_value[1] < 3200)
		key_temp &= (~0x20);
	else if(adc_value[1] < 3600)
		key_temp &= (~0x40);
	else if(adc_value[1] < 4000)
		key_temp &= (~0x80);
	key_temp ^= 0xFF;
	key_falling = (key_temp) & (key_temp ^ key_state);
	key_state = key_temp;


void key_scan(void)

	static uint8_t key_scan_cnt = 0;
	
//	if(key_flag)
//	
		key_flag = 0;
		key_refresh();
		if(key_falling == 0x01)
		
			if(interface == DATA)
			
				interface = PARA;
				select = 0;
			
			else
			
				interface = DATA;
				if(items_temp[0] != items_temp_pre[0] || items_temp[1] != items_temp_pre[1] || items_temp[2] != items_temp_pre[2])
				
					items_temp_pre[0] = items_temp[0];
					items_temp_pre[1] = items_temp[1];
					items_temp_pre[2] = items_temp[2];
					items[0].unit_price = items_temp[0] * 0.01;
					items[1].unit_price = items_temp[1] * 0.01;
					items[2].unit_price = items_temp[2] * 0.01;
					setting_times++;
					eeprom_write_flag = 1;
				
				printf("U.W.1 : %.2f\\r\\n",items[0].unit_price);
				printf("U.W.2 : %.2f\\r\\n",items[1].unit_price);
				printf("U.W.3 : %.2f\\r\\n",items[2].unit_price);
			
		
		else if(key_falling == 0x02 && interface == PARA)
		
			if(select == 0)
			
				if(items_temp[0] < 1000)
					items_temp[0]++;
			
			else if(select == 1)
			
				if(items_temp[1] < 1000)
					items_temp[1]++;
			
			else if(select == 2)
			
				if(items_temp[2] < 1000)
					items_temp[2]++;
			
		
		else if(key_falling == 0x04 && interface == PARA)
		
			if(select == 0)
			
				if(items_temp[0] > 0)
					items_temp[0]--;
			
			else if(select == 1)
			
				if(items_temp[1] > 0)
					items_temp[1]--;
			
			else if(select == 2)
			
				if(items_temp[2] > 0)
					items_temp[2]--;
			
		
		else if(key_falling == 0x08 && interface == PARA)
		
			select = (select + 1) % 3;
		
		else if(key_falling == 0x10)
		
			number = 0;
		
		else if(key_falling == 0x20)
		
			number = 1;
		
		else if(key_falling == 0x40)
		
			number = 2;
		
		else if(key_falling == 0x80)
		
			printf("U.W.%d:%.2f\\r\\n",select,items[number].unit_price);
			printf("G.W:%.2f\\r\\n",items[number].weight);
			printf("Total:%.2f\\r\\n",items[number].weight * items[number].unit_price);
		
//	
		if(key_state == 0x02 && interface == PARA && ++key_scan_cnt == 80)
		
			key_scan_cnt = 75;
			if(select == 0)
			
				if(items_temp[0] < 1000)
					items_temp[0]++;
			
			else if(select == 1)
			
				if(items_temp[1] < 1000)
					items_temp[1]++;
			
			else if(select == 2)
			
				if(items_temp[2] < 1000)
					items_temp[2]++;
			
		
		else if(key_state == 0x04 && interface == PARA && ++key_scan_cnt == 80)
		
			key_scan_cnt = 75;
			if(select == 0)
			
				if(items_temp[0] > 0)
					items_temp[0]--;
			
			else if(select == 1)
			
				if(items_temp[1] > 0)
					items_temp[1]--;
			
			else if(select == 2)
			
				if(items_temp[2] > 0)
					items_temp[2]--;
			
		
		if(key_state == 0)
		
			key_scan_cnt = 0;
  1. printf的重定向
int fputc(int ch,FILE *l)

	HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)&ch,1,0xFF);
	return ch;

四、完整代码下载

代码使用说明，一定要看

完整代码下载点我

以上是关于蓝桥杯嵌入式组别第九节：MCP4017编程设计的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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