25/1/12 嵌入式笔记 学习esp32

了解了一下位选线和段选线的知识：
位选线：

        作用：用于选择数码管的某一位，例如4位数码管的第1位，第2位）

                   通过控制位选线的电平（高低电平），决定当前哪一位数码管处于激活状态。

        示例：

                   假设有4位数码管，位选线分别位D1,D2,D3,D4.

                   如果要显示第2位，设置D2 = LOW或D2 = HIGH，其他位选线设置位相反电平。

段选线：

         作用：用于控制数码管上某一位显示的具体数字或字符。

                    数码管的每一段（如a,b,c,d,e,f,g,dp)对应一个段选线。

          对于共阴极数码管：

                    将某一段的段选线设置为高电平HIHG,该段点亮，设置位LOW，熄灭

          对于共阳则相反。

           示例，要显示数字7，需要点亮段a,b,c.

                      对于共阴极数码管，设置a = HIGH，b=HIGH.c = HIGH，其他位LOW。

意思就是位选线是切换数码管的位，段就是一位数码管的那一小段。

为什么分阴阳极？

1.电路设计灵活，不同的电路设计可能需要不同的电平逻辑。

2.电源和接地方便性，在某些电路中，可能更容易提供高电平或低电平。

3.驱动芯片的兼容性，不同的驱动芯片可能支持不同的电平逻辑。

动态扫描：

数码管上的数字显示都是通过动态扫描完成的。

// 定义位选线引脚
int seg_1 = 5;
int seg_2 = 18;
int seg_3 = 19;
int seg_4 = 21;

// 定义位选线数组
int seg_array[4] = {seg_1, seg_2, seg_3, seg_4};

// 定义段选线引脚
int a = 32;
int b = 25;
int c = 27;
int d = 12;
int e = 13;
int f = 33;
int g = 26;
int dp = 14;

// 定义段选线数组
int led_array[8] = {a, b, c, d, e, f, g, dp};

// 定义数字显示逻辑的二维数组（共阴极数码管）
int number_array[10][8] = {
  {1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0}, // 0
  {0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0}, // 1
  {1, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0}, // 2
  {1, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0}, // 3
  {0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0}, // 4
  {1, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0}, // 5
  {1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0}, // 6
  {1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0}, // 7
  {1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0}, // 8
  {1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 0}  // 9
};

// 清屏函数
void clear() {
  // 关闭所有位选线
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    digitalWrite(seg_array[i], HIGH);
  }
  // 关闭所有段选线
  for (int i = 0; i < 8; i++) {
    digitalWrite(led_array[i], LOW);
  }
}

// 显示数字的函数
void display_number(int order, int number) {
  // 清屏
  clear();

  // 将对应位选线的电平拉低
  digitalWrite(seg_array[order], LOW);

  // 显示数字
  for (int i = 0; i < 8; i++) {
    digitalWrite(led_array[i], number_array[number][i]);
  }
}

// 4位数码管显示函数
void display_4_number(int number) {
  // 确保数字在 0 到 9999 之间
  if (number >= 0 && number < 10000) {
    // 获取每一位对应的数字
    int digits[4];
    for (int i = 3; i >= 0; i--) {
      digits[i] = number % 10;
      number /= 10;
    }

    // 显示4位数
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
      display_number(i, digits[i]);
      delay(5); // 短暂延时，避免闪烁
    }
  }
}

void setup() {
  // 设置所有位选线引脚为输出模式，并初始化为高电平（关闭）
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    pinMode(seg_array[i], OUTPUT);
    digitalWrite(seg_array[i], HIGH);
  }

  // 设置所有段选线引脚为输出模式，并初始化为低电平（关闭）
  for (int i = 0; i < 8; i++) {
    pinMode(led_array[i], OUTPUT);
    digitalWrite(led_array[i], LOW);
  }
}

void loop() {
  // 显示数字 34
  display_4_number(34);
}

按键实验

//定义开关引脚
int led_pin = 2;
int button_pin = 14;
//记录led状态是否更改过的值
bool status = false;
int led_logic = 0; // LED 的当前状态
void setup(){
  //配置引脚模式
  pinMode(led_pin,OUTPUT);
  pinMode(button_pin,INPUT_PULLDOWN);
}

void loop(){
  //按键消抖
  //如果当前按钮与上次不同,说明按钮发生了变化
  if(digitalRead(button_pin)){
    //睡眠10ms，如果依然是高电平，说明是按下并非抖动
    delay(500);
    if(digitalRead(button_pin)&& !status){
      led_logic = !led_logic;
      digitalWrite(led_pin,led_logic);
      //修改status
      status = !status;
    }else if(digitalRead(button_pin)){
      status = false;
    }
  }
  
}

INPUT_PULLDOWN表示启用内部下拉电阻。

status：用于记录按钮是否已经触发过状态切换，避免按钮按下时多次出发LED状态的切换。

按钮消抖逻辑，状态切换：status作用时确保每次按钮按下只触发一次状态切换。切换LED状态后，将status设置位true,避免重复触发。

宏定义与变量定义的区别：

PWM呼吸灯

占空比：一个周期内高电平出现时间占总的比例

频率：1秒内信号从高电平到低电平再回到高电平的次数，一秒钟PWM的周期次数

PWM主要通过输出不同频率，占空比的方波，实现固定频率或平均电压输出，，频率固定，改变占空比可改变输出电压。

analogWrite函数：在指定的引脚上输出一个PWM信号，通过改变PWM信号的占空比，控制输出电平的平均值，从而实现对LED亮度、电机速度等的调整。

函数实现呼吸灯

#define LED_PIN 12

void setup(){
  //配置GPIO输出
  pinMode(LED_PIN,OUTPUT);
  
}
void loop(){
  //实现渐亮效果
  for(int i=0;i<256;i++){
    analogWrite(LED_PIN,i);
    delay(10);
  }
  //实现渐灭效果
  for(int i=255;i>=0;i--){
    analogWrite(LED_PIN,i);
    delay(10);
  }
}

普通实现

#define FREQ 2000       // PWM 频率
#define CHANNEL 0       // PWM 通道
#define RESOLUTION 8    // PWM 分辨率（8 位 = 0~255）
#define LED 12          // LED 引脚

void setup() {
  // 配置 LEDC 通道
  ledcSetup(CHANNEL, FREQ, RESOLUTION);
  // 将 LEDC 通道绑定到指定引脚
  ledcAttachPin(LED, CHANNEL);
}

void loop() {
  // 实现渐亮效果
  for (int i = 0; i < (1 << RESOLUTION); i++) {
    ledcWrite(CHANNEL, i); // 设置 PWM 占空比
    delay(10);             // 延迟 10ms
  }

  // 实现渐灭效果
  for (int i = (1 << RESOLUTION) - 1; i >= 0; i--) {
    ledcWrite(CHANNEL, i); // 设置 PWM 占空比
    delay(10);             // 延迟 10ms
  }
}

ADC模数转换器

串口监视器是 Arduino IDE 提供的一个工具，用于通过串口通信与开发板（如 Arduino、ESP32 等）进行数据交互。它的主要作用是：1调试和监控程序运行，2.发送数据到开发板，3.实时查看传感器数据。4.交互式控制。

串口通信（Serial Communication）是一种通过串行接口逐位传输数据的通信方式。与并行通信（同时传输多个位）不同，串口通信一次只传输一个位，适合长距离传输和减少硬件复杂性。

波特率是串口通信中数据传输速率的度量，表示每秒传输的符号数（Symbols per second）。每个符号可以代表一个或多个位。

#define POT 26  // 定义电位计连接的引脚

int pot_value;  // 用于存储电位计的模拟输入值

void setup() {
  // 设置串口通信波特率
  Serial.begin(9600);
  // 设置引脚为输入模式（可选）
  pinMode(POT, INPUT);
}

void loop() {
  // 读取电位计的模拟输入值
  pot_value = analogRead(POT);
  // 打印模拟输入值到串口监视器
  Serial.println(pot_value);
  // 延迟 50 毫秒
  delay(50);
}