[讨论] 第2/15原创：事无巨细，流水灯

losingamong 2010-3-11 12:30 楼主

事无巨细，流水灯简入
昨天写了GCC AVR的介绍，今天来做第一个同时也是最简单的实验：流水灯（又称跑马灯），是新手们为熟悉IO操作必做的第一个实验。
顾名思义，流水灯，即像水一样流动的灯，这里的“灯”是指我们开发板上的发光二极管（LED），“流动”既是让它按一定规则依次点亮。所以这次的任务是：让数个发光二极管以一定规则依次点亮。
首先我们来看看CEPARK AVR开发板的LED显示部分：

显而易见，流水灯由5V驱动电源，跳线帽，限流排阻，八个LED以及连在LED负极的AVR的PB口构成，很简单的一个电路。
在此先把几个简单小知识点总结一下：
1.在绝大部分的微控制器（MCU）以及数字逻辑器件应用中,5V电源恐怕是最常见的电源供应值了。包括我们熟悉的51单片机，LCD1602，大部分的LED，庞大的74系列IC都是5V供电。
  2.LED是灯，但它首先是个二极管，这表示它只在正向压降的情况下才有可能点亮，以上图为例，黑色三角形的尖端表示LED的负极，延伸到任何电路图都一样适用。正向压降即指LED正极的电压大于负极。
  3.排阻，一般是单列直插封装，即数个电阻的整合，有一个公共脚并且此脚对其他任意一脚直接的电阻都为某一额定值。
  4.1k限流电阻。它的作用是限制流过LED的电流，防止LED烧坏。可为什么是1K呢？大家都知道，功率器件都是有其指定的额定功率，额定电压，额定电流这些参数的，器件在这些参数下有最佳的工作效率。LED也不例外。LED一般有3V和5V供电两种，其工作电压和电流跟其大小，发光颜色等有关。
  这里我假设LED为3V工作电压，10mA工作电流（这些参数你可以在LED器件的数据手册上查阅，在此我只是假设），并且LED工作在额定电压和额定电流状态，那么限流电阻和LED是串联关系，所以加载在限流电阻上的电压应该是5-3=2V，电流是10mA，所以可以计算其阻值=2V/10mA=200欧姆。
  同样依据此思想，可以计算出CEPAR—K AVR开发板上的LED显示部分的限流电阻取1K时可以得到比较好的显示效果，同时不会严重影响LED的寿命。
了解上述几点之后，点亮LED应该变得非常容易了。当单片机IO输出低电平，则LED承载正向压降，电流的路径为“5V驱动电源端——>限流电阻——>LED——>单片机IO”，LED即被点亮。值得一提的是，AVR单片机的IO口可以吸收大约20mA的电流，驱动能力要比51强了不少。
现在我们开始来编写流水灯的程序如下：
#include                //IO操作头文件
#include          //延时函数头文件
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char    //宏定义
uchar n;                               //定义全局变量
void init_portx(void);             //函数声明
int main(void)
{
init_portx();                         //初始化子函数调用
while(1)
{
      for(n=0;n<8;n++)             //循环
      {
         PORTB=1<          _delay_ms(500);             //延时500ms
      }
}
}
void init_portx(void)
{
   DDRB=0xff;                   //PB口方向寄存器，全部配置为输出模式
}
程序不长，短短26行，但是需要你有一点点C语言的基础才能看懂。
1.avr/io.h,util/delay.h都是GCC AVR本身自带的头文件，分别可以据此进行AVR的IO口操作和延时子函数调用。使用GCC AVR的朋友要逐渐熟悉各个常用的头文件。
2.AVR的IO口是标准的双向IO，即输出或者输入，需要配置方向寄存器来事先规定，DDRA，DDRB，DDRC和DDRD分别是4组IO的方向寄存器，都是八位，对应位置1则表示配置为输出状态，清0则表示输入状态。如DDRB=0xff这句语句则把PB口全部配置为输出状态。
3.标准C语言本身并不支持循环移位操作，只能通过移位符“<<”“>>”来进行左移和右移操作。比如0000 0001左移一位则变为0000 0010。注意，最高位丢弃，最低位补零，它是不带符号位的移位！右移类同。
4.延时程序的调用，_delay_ms()，经查看，头文件中的定义为_delay_ms(double ms)，表示该函数的参数是double型的，即双精度浮点数，即保持小数点后两位。所以你可以填写位数为2位的小数比如_delay_ms(1.11)。这点也许很多人不曾意识到。
5.全局变量定义时默认赋初值0，但是局部变量（即在函数中定义的变量）定义时默认初值任意，所以定义局部变量一定要赋初值，这点要谨记。要养成给变量赋初值的习惯。
6.人的视觉停留时间大概是0.1秒，即100ms，所以如果延时太短，人眼是察觉不出来灯的“流动”的。
程序的条理应该是比较清晰的，定义完全局变量，声明了函数之后，进入主函数，初始化端口，进入大循环，重复执行LED流动的for循环。
最后说说GCC AVR的一些特别的语法：
1.主函数要求返回值为int而不是一贯的void；
2.任何函数都要求填写形参，如果没有则要填void；
3.某些版本的GCC AVR，必须在最后添加一行空行，否则会出现警告（奇怪的现象）；
希望能给需要的人一点帮助。

[ 本帖最后由 losingamong 于 2010-3-11 13:37 编辑 ]