實驗環(huán)境

Matlab版本 ：2021b

操作系統(tǒng) ：Win10專業(yè)版

硬件平臺 ：YF-STM32-ALPHA 1R4

模型與原理圖

本次實驗所用到的Simulink模型如圖5.1所示，實驗現(xiàn)象: 按鍵按下、松開LED循環(huán)實現(xiàn)翻轉亮滅效果，當按鍵按下時，產(chǎn)生下降沿脈沖，通過一個計數(shù)器對下降沿脈沖進行0~1循環(huán)計數(shù)，計數(shù)到最大值時產(chǎn)生輸出信號，輸出信號為0時，控制LED熄滅，輸出值為1時，控制LED點亮。

按鍵電路采用對電源負極方式連接，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

基礎模型介紹與分析

"Digital Read"模型與設置為STM32專用讀取I/O端口數(shù)據(jù)模型，更改“Pin:”編號可使其與STM32引腳對應到芯片端口，“Sample time:”采樣時間設置為-1時表示采樣時間跟隨系統(tǒng)基礎采樣時間，如圖5.4所示。

圖5.4 "Digital Read"模型與參數(shù)設置

Count Up”計數(shù)器模型如圖5.5所示，此處“Count event”欄將其設置為"Falling edge"(下降沿)計數(shù)方式（單片機按鍵需保持為上拉輸入），"Counter size"(計數(shù)大小)采用“User defined”（自定義）方式，“Maximum count”設置為1，“Output”設置為“Hit”方式，去掉“Reset input”勾選項?！癝witch”模型保持默認設置，然后分別將其他兩個輸入端口與“Constant”模型連接，如圖5.6所示。

圖5.5 “Count Up”模型設置

圖5.6 "Switch"模型

注意此處設置比較關鍵，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”設置為“定步長”，“求解器”設置為“離散（無連續(xù)狀態(tài)）”，將“求解器詳細信息”欄中的“固定步長（基礎采樣時間）”設置為0.1，即0.1s，最終設置好的效果如圖5.7所示。至于為什么要這樣設置，在后面我們會對它做一個簡單的對比分析，不然整個模型運行的會非常緩慢。

圖5.7 “基礎采樣時間”設置

總結

本實驗中只使用了兩個基本模型“Count Up”和“Switch”模型實現(xiàn)按鍵控制LED反轉，當然其中的"Switch"模型去掉也可以實現(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)單片機按鍵輸入程序時如果不使用簡單的濾波算法，那么按鍵按下和松開瞬間由于按鍵的彈跳特性，會出現(xiàn)多次按下或松開狀況，但是在本次實驗中并沒有看到這類濾波？另外以往我們一般使用狀態(tài)機方式讀取按鍵值，simulink中狀態(tài)機又該如何使用呢？大家可以嘗試使用stateflow狀態(tài)機方式去實現(xiàn)下。

拓展延申

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

圖5.9 按鍵波形測試模型

圖5.10 0.01s采樣時間設置

單擊線條上方會出現(xiàn)三個小點“...”點擊小點會出現(xiàn)如圖5.11所示信號標識，單擊該信號會出現(xiàn)在線條上方，如圖5.12所示，此時我們需要點擊“Monitor & Tune”進入硬件在環(huán)模式，然后點擊“數(shù)據(jù)查看器”按鈕如圖5.13所示，彈出的信號查看器窗口如圖5.14所示，勾選上左側需要監(jiān)控的信號，當按鍵按下時就會顯示相應的實際波形。

圖5.11 信號記錄操作方式

圖5.12 在環(huán)模式下監(jiān)控數(shù)據(jù)

圖5.12 0.01基礎采樣時間下按鍵輸入波形