基于stm32F108R6的红绿灯设计

红绿灯控制系统是一个基于嵌入式系统的典型应用。在这个系统中，我们需要控制三个LED灯（红、黄、绿）的点亮和熄灭，以实现交通信号灯的功能。下面是一个基于 STM32F108R6 的红绿灯设计方案：

1. 硬件设计

STM32F108R6 是一款 ARM Cortex-M3 内核的微控制器，具有多个通道的定时器、多个串行接口、模拟数字转换器等外设，非常适合用于嵌入式系统的设计。

在硬件设计中，需要连接三个LED灯到 STM32F108R6 的 GPIO 口上，同时使用一个外部按键作为触发开关，以便手动切换红绿灯状态。具体的硬件连接如下所示：


其中，PA0 口连接外部按键，PB0、PB1、PB2 口分别连接红、黄、绿三个LED灯。

2. 软件设计

在软件设计中，我们需要使用 Keil C51 编译器，以及 STM32F10x 标准外设库进行开发。主要的程序逻辑如下：

1. 初始化 GPIO 口和定时器

首先需要初始化 GPIO 口和定时器，以便控制 LED 灯的点亮和熄灭。具体的代码如下所示：

#include "stm32f10x.h"

void GPIO_Configuration(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}

void TIM_Configuration(void)
{
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStructure;

  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

  TIM_InitStructure.TIM_Period = 1000 - 1;
  TIM_InitStructure.TIM_Prescaler = 7200 - 1;
  TIM_InitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
  TIM_InitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
  TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStructure);
  TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

2. 控制 LED 灯的点亮和熄灭

在定时器的中断服务函数中，根据当前的状态，确定红绿灯的点亮和熄灭时间。具体的代码如下所示：

void TIM2_IRQHandler(void)
{
  static uint8_t state = 0;
  static uint16_t delay = 0;

  if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET)
  {
    TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);

    if (state == 0) //红灯亮
    {
      GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0); //红灯亮
      GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1);   //黄灯灭
      GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_2);   //绿灯灭
      delay = 5000;
    }
    else if (state == 1) //红灯闪
    {
      GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0); //红灯亮
      GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1);   //黄灯灭
      GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_2);   //绿灯灭
      delay = 1000;
    }
    else if (state == 2) //绿灯亮
    {
      GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);   //红灯灭
      GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1);   //黄灯灭
      GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_2); //绿灯亮
      delay = 5000;
    }
    else if (state == 3) //黄灯亮
    {
      GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);   //红灯灭
      GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1); //黄灯亮
      GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_2);   //绿灯灭
      delay = 2000;
    }

    delay--;
    if (delay == 0)
    {
      state++;
      if (state > 3)
      {
        state = 0;
      }
    }
  }
}

3. 响应外部按键

在主循环中，需要检测外部按键的状态，以便手动切换红绿灯的状态。具体的代码如下所示：

int main(void)
{
  GPIO_Configuration();
  TIM_Configuration();

  while (1)
  {
    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) == RESET)
    {
      while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) == RESET)
        ;
      TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);

      GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);
      GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1);
      GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_2);

      delay_ms(1000);

      GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);
      GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1);
      GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_2);

      TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
    }
  }
}

这样，基于 STM32F108R6 的红绿灯控制系统就完成了。在程序运行时，红、黄、绿三个LED灯会按照规定的时间间隔轮流点亮和熄灭，同时可以通过外部按键手动切换红绿灯状态，以模拟交通信号灯的功能。