實(shí)驗(yàn)環(huán)境

Matlab版本 ：2021b

操作系統(tǒng) ：Win10專業(yè)版

硬件平臺(tái) ：YF-STM32-ALPHA 1R4

模型與原理圖

本次實(shí)驗(yàn)所用到的Simulink模型如圖5.1所示，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象: 按鍵按下、松開LED循環(huán)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)亮滅效果，當(dāng)按鍵按下時(shí)，產(chǎn)生下降沿脈沖，通過一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)下降沿脈沖進(jìn)行0~1循環(huán)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到最大值時(shí)產(chǎn)生輸出信號(hào)，輸出信號(hào)為0時(shí)，控制LED熄滅，輸出值為1時(shí)，控制LED點(diǎn)亮。

按鍵電路采用對(duì)電源負(fù)極方式連接，按鍵松開狀態(tài)為高電平H，即邏輯1，按鍵按下狀態(tài)為低電平L，即邏輯0。

圖5.1 按鍵控制LED亮滅simulink模型

圖5.2 按鍵控制LED亮滅原理圖

圖5.3 按鍵在開發(fā)板中的位置

基礎(chǔ)模型介紹與分析

"Digital Read"模型與設(shè)置為STM32專用讀取I/O端口數(shù)據(jù)模型，更改“Pin:”編號(hào)可使其與STM32引腳對(duì)應(yīng)到芯片端口，“Sample time:”采樣時(shí)間設(shè)置為-1時(shí)表示采樣時(shí)間跟隨系統(tǒng)基礎(chǔ)采樣時(shí)間，如圖5.4所示。

圖5.4 "Digital Read"模型與參數(shù)設(shè)置

Count Up”計(jì)數(shù)器模型如圖5.5所示，此處“Count event”欄將其設(shè)置為"Falling edge"(下降沿)計(jì)數(shù)方式（單片機(jī)按鍵需保持為上拉輸入），"Counter size"(計(jì)數(shù)大小)采用“User defined”（自定義）方式，“Maximum count”設(shè)置為1，“Output”設(shè)置為“Hit”方式，去掉“Reset input”勾選項(xiàng)。“Switch”模型保持默認(rèn)設(shè)置，然后分別將其他兩個(gè)輸入端口與“Constant”模型連接，如圖5.6所示。

圖5.5 “Count Up”模型設(shè)置

圖5.6 "Switch"模型

注意此處設(shè)置比較關(guān)鍵，我們需要在“配置”參數(shù)中將“求解器->求解器選擇”欄中的“類型”設(shè)置為“定步長(zhǎng)”，“求解器”設(shè)置為“離散（無連續(xù)狀態(tài)）”，將“求解器詳細(xì)信息”欄中的“固定步長(zhǎng)（基礎(chǔ)采樣時(shí)間）”設(shè)置為0.1，即0.1s，最終設(shè)置好的效果如圖5.7所示。至于為什么要這樣設(shè)置，在后面我們會(huì)對(duì)它做一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比分析，不然整個(gè)模型運(yùn)行的會(huì)非常緩慢。

圖5.7 “基礎(chǔ)采樣時(shí)間”設(shè)置

總結(jié)

本實(shí)驗(yàn)中只使用了兩個(gè)基本模型“Count Up”和“Switch”模型實(shí)現(xiàn)按鍵控制LED反轉(zhuǎn)，當(dāng)然其中的"Switch"模型去掉也可以實(shí)現(xiàn)同樣的效果，讀者朋友還可以嘗試使用其它模型搭建實(shí)現(xiàn)同樣效果。

讀者朋友可以思考下我們以往使用傳統(tǒng)方式開發(fā)單片機(jī)按鍵輸入程序時(shí)如果不使用簡(jiǎn)單的濾波算法，那么按鍵按下和松開瞬間由于按鍵的彈跳特性，會(huì)出現(xiàn)多次按下或松開狀況，但是在本次實(shí)驗(yàn)中并沒有看到這類濾波？另外以往我們一般使用狀態(tài)機(jī)方式讀取按鍵值，simulink中狀態(tài)機(jī)又該如何使用呢？大家可以嘗試使用stateflow狀態(tài)機(jī)方式去實(shí)現(xiàn)下。

拓展延申

在前面我們有提到采樣時(shí)間設(shè)置的問題，這里簡(jiǎn)單的分析下不同采樣時(shí)間下的按鍵波形，模型如圖5.9所示，在“配置參數(shù)->求解器->求解器詳細(xì)信息->固定步長(zhǎng)(基礎(chǔ)采樣時(shí)間)”中將時(shí)間設(shè)置為0.01秒，如圖5.10所示。

圖5.9 按鍵波形測(cè)試模型

圖5.10 0.01s采樣時(shí)間設(shè)置

單擊線條上方會(huì)出現(xiàn)三個(gè)小點(diǎn)“...”點(diǎn)擊小點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)如圖5.11所示信號(hào)標(biāo)識(shí)，單擊該信號(hào)會(huì)出現(xiàn)在線條上方，如圖5.12所示，此時(shí)我們需要點(diǎn)擊“Monitor & Tune”進(jìn)入硬件在環(huán)模式，然后點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)查看器”按鈕如圖5.13所示，彈出的信號(hào)查看器窗口如圖5.14所示，勾選上左側(cè)需要監(jiān)控的信號(hào)，當(dāng)按鍵按下時(shí)就會(huì)顯示相應(yīng)的實(shí)際波形。

圖5.11 信號(hào)記錄操作方式

圖5.12 在環(huán)模式下監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)

圖5.12 0.01基礎(chǔ)采樣時(shí)間下按鍵輸入波形