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開關機功能是使用電池供電系統(tǒng)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(xiàn)。所以電池供電系統(tǒng)一般采用按鈕開關，用一個按鈕配合軟件實現(xiàn)按一次開機、再按一次關機的功能及自動關機的功能。
這部分內(nèi)容就講述如何在上實現(xiàn)一鍵式的開關機功能。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(chǎn)生的電信號，然后再使用另一個引腳（PD3）作為輸出端去驅(qū)動由三極管8550構(gòu)成的一個電子開關實現(xiàn)對系統(tǒng)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(nèi)部1.8V電壓的穩(wěn)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(chǎn)生一個低電平的脈沖。
Q1是三極管，通過發(fā)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(tǒng)供電，反之PD3輸出高電平時，Q1截止VCC沒有電壓。
發(fā)光二極管D1還兼作電源指示燈的作用， Q1導通時發(fā)光反之不發(fā)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(xiàn)的功能是，在PD4引腳上監(jiān)控按鈕按下產(chǎn)生的低電壓脈沖信號，并根據(jù)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(tài)，以此實現(xiàn)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(shù)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(shù)通過GPIOx和GPIO_Pin兩個參數(shù)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_IT Input floating， no external interrupt
GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT Input pull-up， no external interrupt
GPIO_MODE_IN_FL_IT Input floating， external interrupt
GPIO_MODE_IN_PU_IT Input pull-up， external interrupt
要上拉的話，單片機內(nèi)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_FAST Output open-drain， low level， 10MHz
GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST Output push-pull， low level， 10MHz
GPIO_MODE_OUT_OD_LOW_SLOW Output open-drain， low level， 2MHz
GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_SLOW Output push-pull， low level， 2MHz
GPIO_MODE_OUT_OD_HIZ_FAST Output open-drain， high-impedance level，10MHz
GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST Output push-pull， high level， 10MHz
GPIO_MODE_OUT_OD_HIZ_SLOW Output open-drain， high-impedance level， 2MHz
GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_SLOW Output 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(shù)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(shù)繼續(xù)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(zhuǎn)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(jié)束
-I2C中斷（從地址匹配）
-復位
通過執(zhí)行HALT指令，也就是執(zhí)行庫函數(shù)的halt（）函數(shù)進入停機模式。
3）設置外部中斷
外部中斷通過SetExtIntSensitivity函數(shù)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(fā)中斷、上升沿觸發(fā)中斷、下降沿觸發(fā)中斷、上升沿和下降沿觸發(fā)中斷：
EXTI_SENSITIVITY_FALL_LOW Interrupt on Falling edge and Low level
EXTI_SENSITIVITY_RISE_ONLY Interrupt on Rising edge only
EXTI_SENSITIVITY_FALL_ONLY Interrupt on Falling edge only
EXTI_SENSITIVITY_RISE_FALL Interrupt on Rising and Falling edges
在這個應用中，按鈕按下是產(chǎn)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(shù)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(xiàn)。stm8s_it.c中已經(jīng)根據(jù)中斷向量設置好了每種中斷處理程序的入口函數(shù)。只需在相應函數(shù)中填入內(nèi)容即可。
這個應用中是要編寫GPIOD端口的外部中斷處理函數(shù)，所以要在這個中
這個應用中是要編寫GPIOD端口的外部中斷處理函數(shù)，所以要在這個中斷處理函數(shù)中增加開關機的內(nèi)容：
INTERRUPT_HANDLER（EXTI_PORTD_IRQHandler， 6）
{
}
5）整體程序設計和源代碼
單片機程序流程圖如下，包含主程序main（）的流程和stm8s_it.c的外部中斷處理程序流程：
具體源代碼如下，關鍵點前面已經(jīng)介紹，就不再詳細說明了：
A）main.c的源代碼：
void Delay（uint16_t nCount）//定義延時函數(shù)，F(xiàn)FFF大約是0.2s
{
while （nCount ！= 0）
{
nCount--;
}
}
bool fPowerOn_flag =FALSE;//定義開關機標志
void main（void）
{
GPIO_Init（GPIOD，GPIO_PIN_4，GPIO_MODE_IN_PU_IT）;
EXTI_SetExtIntSensitivity（EXTI_PORT_POWER_KEY，EXTI_SENSITIVITY_FALL_ONLY）;
enableInterrupts（）;
while （1）
{
if（fPowerOn_flag == FALSE）
{
GPIO_Init（GPIOD， GPIO_PIN_3， GPIO_MODE_IN_FL_NO_IT）;//PD3腳設置為輸入模式，Q1截止
halt（）;//進入停機模式
}else
{
GPIO_Init（GPIOD， GPIO_PIN_3， GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST）;//PD3腳設置為輸出模式且為低電平，Q1導通
///////
//插入用戶自定義的代碼
//////
}
}
}
B）stm8s_it.c的源代碼：
void Delay（uint16_t nCount）; //Delay函數(shù)在main.c中定義
extern bool fPowerOn_flag; //fPowerOn_flag在main.c中定義，所以這里要聲明成外部變量
INTERRUPT_HANDLER（EXTI_PORTD_IRQHandler， 6）
{
Delay（6000）; //延時消抖
if（！GPIO_ReadInputPin（GPIOD， GPIO_PIN_3））//判斷是不是按鈕被按下
{
if（fPowerOn_flag）
{
fPowerOn_flag=FALSE;
}else
{
fPowerOn_flag=TRUE;
}
}
}
3、關機后實測結(jié)果
使用STM8S開發(fā)板實測關機電流，為40μA左右：
按18650鋰電池的典型容量2500mah計算，關機后可以支持2500mah/0.04ma/24小時/365天=7.1年，已經(jīng)超過電池的充電循環(huán)使用壽命了，基本可以接受，不過應該還沒有達到最低值，還可以研究Datasheet，繼續(xù)優(yōu)化軟件，進一步減低關機電流。
4、總結(jié)
開關機部分就講完了，最后總結(jié)一下，這部分學習到的知識點包括：
1、單片機硬件設計，至少需要一個VCAP電容接到VCAP引腳和地之間，選用容量為1μF的瓷片電容，電在路布局上，這個電容越靠近單片機IC越好。
2、設置各個引腳的輸入、輸出模式設置方法
3、進入和退出停機模式的方法
4、設置外部中斷和中斷處理程序
責任編輯；zl
工商網(wǎng)監(jiān)
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