STM32竞赛抢答器设计

Question

总体要求：使用STM32模拟抢答器功能。
基本要求：
通过编程使用STM32的外部中断，对连接在STM32引脚上的按键动作进行捕获，由指示灯的变化实现对按键动作的反馈，由数码管实现回答计时。

Answer 1

??下午好，题主！目前：??[在线]
??参考GPT-4o mini 模型、由清水白石008整理提供！
??今日金句：“苦难是人生的老师，通过苦难，走向欢乐。” —— 贝多芬

设计一个基于 STM32 的抢答器功能，可以通过外部中断捕获按键动作，并通过指示灯和数码管进行反馈。以下是一个简单的设计思路和代码示例，帮助你实现这个功能。

硬件需求

1. STM32 开发板（如 STM32F103C8T6）
2. 按键（用于抢答）
3. LED 指示灯（用于显示抢答状态）
4. 数码管（用于显示计时）
5. 电阻（用于按键和LED的限流）
6. 面包板和跳线（用于连接）

硬件连接

• 将按键连接到 STM32 的某个 GPIO 引脚（如 PA0），并配置为外部中断。
• 将 LED 指示灯连接到另一个 GPIO 引脚（如 PB0）。
• 将数码管连接到 STM32 的 GPIO 引脚（如 PD0-DPD7），并使用适当的驱动电路。

软件设计

1. 外部中断配置：配置按键引脚为外部中断，触发方式为下降沿。
2. LED 控制：在按键按下时点亮 LED，松开时熄灭。
3. 计时功能：使用定时器进行计时，数码管显示计时结果。

示例代码

以下是一个简单的 STM32 抢答器的代码示例，使用 HAL 库进行开发。

#include "stm32f1xx_hal.h"

// 定义引脚
#define BUTTON_PIN GPIO_PIN_0
#define BUTTON_GPIO_PORT GPIOA
#define LED_PIN GPIO_PIN_0
#define LED_GPIO_PORT GPIOB

// 定义计时变量
volatile uint8_t answer_flag = 0;
volatile uint32_t timer_count = 0;

// 定义外部中断回调函数
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) {
    if (GPIO_Pin == BUTTON_PIN) {
        answer_flag = 1; // 设置抢答标志
        HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_PORT, LED_PIN, GPIO_PIN_SET); // 点亮 LED
        timer_count = 0; // 重置计时
    }
}

// 定义定时器回调函数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {
    if (htim->Instance == TIM2) {
        if (answer_flag) {
            timer_count++; // 计时
            // 更新数码管显示
            // 这里需要实现数码管显示的代码
        }
    }
}

int main(void) {
    HAL_Init();
    // 初始化 GPIO 和定时器
    // 这里需要实现 GPIO 和定时器的初始化代码

    // 配置外部中断
    HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 2, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);

    // 启动定时器
    HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2); // 假设 htim2 是定时器句柄

    while (1) {
        if (!answer_flag) {
            HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_PORT, LED_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 熄灭 LED
        } else {
            // 处理抢答逻辑
            // 例如，计时到达某个值后，重置状态
            if (timer_count >= 10) { // 假设 10 秒后重置
                answer_flag = 0;
            }
        }
    }
}

代码说明

1. 外部中断：当按键被按下时，HAL_GPIO_EXTI_Callback 函数会被调用，设置 answer_flag 为 1，并点亮 LED。
2. 定时器：使用定时器中断来进行计时，每秒更新一次 timer_count，并在数码管上显示。
3. 主循环：在主循环中检查 answer_flag，如果为 0 则熄灭 LED；如果为 1 则进行计时。

数码管显示

数码管的显示需要根据 timer_count 的值进行更新。你可以使用一个函数来将计时值转换为数码管的显示格式，并通过 GPIO 控制数码管的段选和位选。

总结

以上是一个简单的 STM32 抢答器设计思路和代码示例。你可以根据具体的硬件和需求进行调整和扩展，例如增加多个按键、LED 或者更复杂的计时逻辑。