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，比方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详细数字或字符。
                    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，差别的电路设计可能需要差别的电平逻辑。
2.电源和接地方便性，在某些电路中，可能更轻易提供高电平或低电平。
3.驱动芯片的兼容性，差别的驱动芯片可能支持差别的电平逻辑。
动态扫描：
数码管上的数字显示都是通过动态扫描完成的。

1. // 定义位选线引脚
2. int seg_1 = 5;
3. int seg_2 = 18;
4. int seg_3 = 19;
5. int seg_4 = 21;
7. // 定义位选线数组
8. int seg_array[4] = {seg_1, seg_2, seg_3, seg_4};
10. // 定义段选线引脚
11. int a = 32;
12. int b = 25;
13. int c = 27;
14. int d = 12;
15. int e = 13;
16. int f = 33;
17. int g = 26;
18. int dp = 14;
20. // 定义段选线数组
21. int led_array[8] = {a, b, c, d, e, f, g, dp};
23. // 定义数字显示逻辑的二维数组（共阴极数码管）
24. int number_array[10][8] = {
25.   {1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0}, // 0
26.   {0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0}, // 1
27.   {1, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0}, // 2
28.   {1, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0}, // 3
29.   {0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0}, // 4
30.   {1, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0}, // 5
31.   {1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0}, // 6
32.   {1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0}, // 7
33.   {1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0}, // 8
34.   {1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 0}  // 9
35. };
37. // 清屏函数
38. void clear() {
39.   // 关闭所有位选线
40.   for (int i = 0; i < 4; i++) {
41.     digitalWrite(seg_array[i], HIGH);
42.   }
43.   // 关闭所有段选线
44.   for (int i = 0; i < 8; i++) {
45.     digitalWrite(led_array[i], LOW);
46.   }
47. }
49. // 显示数字的函数
50. void display_number(int order, int number) {
51.   // 清屏
52.   clear();
54.   // 将对应位选线的电平拉低
55.   digitalWrite(seg_array[order], LOW);
57.   // 显示数字
58.   for (int i = 0; i < 8; i++) {
59.     digitalWrite(led_array[i], number_array[number][i]);
60.   }
61. }
63. // 4位数码管显示函数
64. void display_4_number(int number) {
65.   // 确保数字在 0 到 9999 之间
66.   if (number >= 0 && number < 10000) {
67.     // 获取每一位对应的数字
68.     int digits[4];
69.     for (int i = 3; i >= 0; i--) {
70.       digits[i] = number % 10;
71.       number /= 10;
72.     }
74.     // 显示4位数
75.     for (int i = 0; i < 4; i++) {
76.       display_number(i, digits[i]);
77.       delay(5); // 短暂延时，避免闪烁
78.     }
79.   }
80. }
82. void setup() {
83.   // 设置所有位选线引脚为输出模式，并初始化为高电平（关闭）
84.   for (int i = 0; i < 4; i++) {
85.     pinMode(seg_array[i], OUTPUT);
86.     digitalWrite(seg_array[i], HIGH);
87.   }
89.   // 设置所有段选线引脚为输出模式，并初始化为低电平（关闭）
90.   for (int i = 0; i < 8; i++) {
91.     pinMode(led_array[i], OUTPUT);
92.     digitalWrite(led_array[i], LOW);
93.   }
94. }
96. void loop() {
97.   // 显示数字 34
98.   display_4_number(34);
99. }

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按键实验

1. //定义开关引脚
2. int led_pin = 2;
3. int button_pin = 14;
4. //记录led状态是否更改过的值
5. bool status = false;
6. int led_logic = 0; // LED 的当前状态
7. void setup(){
8.   //配置引脚模式
9.   pinMode(led_pin,OUTPUT);
10.   pinMode(button_pin,INPUT_PULLDOWN);
11. }
13. void loop(){
14.   //按键消抖
15.   //如果当前按钮与上次不同,说明按钮发生了变化
16.   if(digitalRead(button_pin)){
17.     //睡眠10ms，如果依然是高电平，说明是按下并非抖动
18.     delay(500);
19.     if(digitalRead(button_pin)&& !status){
20.       led_logic = !led_logic;
21.       digitalWrite(led_pin,led_logic);
22.       //修改status
23.       status = !status;
24.     }else if(digitalRead(button_pin)){
25.       status = false;
26.     }
27.   }
28.   
29. }

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INPUT_PULLDOWN表现启用内部下拉电阻。
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主要通过输出差别频率，占空比的方波，实现固定频率或均匀电压输出，，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，控制输出电平的均匀值，从而实现对LED亮度、电机速率等的调解。
函数实现呼吸灯

1. #define LED_PIN 12
3. void setup(){
4.   //配置GPIO输出
5.   pinMode(LED_PIN,OUTPUT);
6.   
7. }
8. void loop(){
9.   //实现渐亮效果
10.   for(int i=0;i<256;i++){
11.     analogWrite(LED_PIN,i);
12.     delay(10);
13.   }
14.   //实现渐灭效果
15.   for(int i=255;i>=0;i--){
16.     analogWrite(LED_PIN,i);
17.     delay(10);
18.   }
19. }

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普通实现

1. #define FREQ 2000       // PWM 频率
2. #define CHANNEL 0       // PWM 通道
3. #define RESOLUTION 8    // PWM 分辨率（8 位 = 0~255）
4. #define LED 12          // LED 引脚
6. void setup() {
7.   // 配置 LEDC 通道
8.   ledcSetup(CHANNEL, FREQ, RESOLUTION);
9.   // 将 LEDC 通道绑定到指定引脚
10.   ledcAttachPin(LED, CHANNEL);
11. }
13. void loop() {
14.   // 实现渐亮效果
15.   for (int i = 0; i < (1 << RESOLUTION); i++) {
16.     ledcWrite(CHANNEL, i); // 设置 PWM 占空比
17.     delay(10);             // 延迟 10ms
18.   }
20.   // 实现渐灭效果
21.   for (int i = (1 << RESOLUTION) - 1; i >= 0; i--) {
22.     ledcWrite(CHANNEL, i); // 设置 PWM 占空比
23.     delay(10);             // 延迟 10ms
24.   }
25. }

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ADC模数转换器
串口监督器是 Arduino IDE 提供的一个工具，用于通过串口通讯与开发板（如 Arduino、ESP32 等）举行数据交互。它的主要作用是：1调试和监控步伐运行，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。
串口通讯（Serial Communication）是一种通过串行接口逐位传输数据的通讯方式。与并行通讯（同时传输多个位）差别，串口通讯一次只传输一个位，适合长距离传输和镌汰硬件复杂性。
波特率是串口通讯中数据传输速率的度量，表现每秒传输的符号数（Symbols per second）。每个符号可以代表一个或多个位。

1. #define POT 26  // 定义电位计连接的引脚
3. int pot_value;  // 用于存储电位计的模拟输入值
5. void setup() {
6.   // 设置串口通信波特率
7.   Serial.begin(9600);
8.   // 设置引脚为输入模式（可选）
9.   pinMode(POT, INPUT);
10. }
12. void loop() {
13.   // 读取电位计的模拟输入值
14.   pot_value = analogRead(POT);
15.   // 打印模拟输入值到串口监视器
16.   Serial.println(pot_value);
17.   // 延迟 50 毫秒
18.   delay(50);
19. }

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