【STC单片机学习】第六课：单片机控制第一个外设-LED灯

1.6.1.单片机编程的一般步骤

1.6.1.1、目标分析。我们的目标是点亮开发板上的LED灯。

1.6.1.2、原理图分析  普中51-双核-A7开发板原理图

(1)目标器件（LED）工作原理

LED的工作是有方向性的，只有当正级接到LED阳极，负极接到LED的阴极的时候才能工作，如果反接LED是不能正常工作的。 

(2)相关模块电路连接

(3)控制线路分析：相关IO端口是哪些？如何控制才能亮呢？

1.6.1.3、代码编写、编译(主要工作)

1.6.1.4、下载与调试(结果和预期不一致)

1.6.2.原理图与控制方法分析

1.6.2.1、原理图概况浏览

(1)目的1：把原理图的相关部分摘录出来重点看

原理图中：LED/交通灯模块  左边是原理图，右边是实物图 

这个LED亮不亮取决去什么？取决于J19和J18的电平高低：高：不亮，低：不亮

1.6.2.2、74HC245芯片介绍   数码管的一个芯片

(1)要知道这个芯片怎么工作，就要看他的数据手册 74HC245中文参考手册

(2)第一步：找到它的数据手册

(3)第二步：原理图和芯片的原理图引脚对应

(4)管脚定义说明和功能真值表

     OE和DIR的状态决定了数据方向。 

高阻态：指的是电路的一种输出状态，既不是高电平也不是低电平。高阻态只有电容效应，没有电阻效应；阻抗很高很高，相当于断开。如果高阻态再输入下一级电路的话，对下级电路无任何影响，和没接一样，如果用万用表测的话有可能是高电平也有可能是低电平，随它后面接的东西定。

1.6.2.3、硬件原理图分析结论

(1)原理图及开发板默认跳线帽:当我们接线（接线方式为Px端口和J19/J18用杜邦线连接起来）后，其实相当于Px端口和LED的负极直接相连了，而LED的正极接VCC了。

(2)结论是：Px端口的8个引脚输出低电平时则LED亮；输出高电平时则LED灭。

1.6.3.第一个实验：点亮LED

1.6.3.1、创建工程与文件

(1)创建空工程

(2)创建led.c并关联到工程

(3)模式化书写：头文件包含与main函数外壳

1.6.3.2、如何用C语言进行IO端口控制

(1)P0 这个符号在C语言代码中的特殊含义：在REG52.h头文件中

(2)十六进制数：一个十六进制数对应二进制4个位。 0xFF ==1111 1111  

(3)位、字节、IO端口、IO口：位对应IO口，字节对应IO端口

(4)硬件接线方式对编程的影响

1.6.3.3、点亮LED

(1)点亮8颗LED

(2)点亮4颗LED(自己完成)

(3)隔一颗点亮一颗LED(自己完成)

(4)全部熄灭8颗LED(自己完成)

1.6.4.如何让LED闪烁

1.6.4.1、闪烁的本质含义：亮-延时-灭-延时

(1)由于人眼睛有视觉暂留(电影每帧1/24秒)，所以亮和灭之间的延时时间选择非常重要

(2)如果延时时间太短（譬如20ms），这时候上一次灭眼睛还没反应过来就到了下一次亮，此时你会觉得灯是一直亮着的。和一直亮着的区别是亮度低一些。但是是看不到闪烁的。

(3)延时时间逐渐增大慢慢就能看到闪烁的，大到一定程序就能看到明显的一亮一灭了。

1.6.4.2、单片机如何实现延时

(1)单片机执行每条指令需要一定时间 

(2)单片机开机后不能休息

(3)单片机可以“空转”来“浪费时间”(在STARTUP.A51里面有很多空转指令)。所以延时的空隙，他在做空转指令！

1.6.4.3、C语言实现延时

(1)笨办法：放多条指令实现延时   

(2)正确方法：使用C语言循环语句实现延时 写delay，以后会常用！

要求：

1、能够用C语言编写一个delay函数，实现一段时间的延时，从而实现LED闪烁即可。

2、改变延时函数中的i和j的数值，去实际观察效果然后思考为什么。后面会学习，如何控制指定时间的延时！---定时器

1.6.5.C语言循环语句学习

1.6.5.1、while循环

(1)格式

条件初始化

while (条件)

{

    // 循环体， 若干条代码

    // 循环体中包含条件增量

}

1.6.5.2、for循环  用的最多的，嵌入式里用的少！

(1)格式

for (循环初始化; 循环条件; 循环增量)

{

    // 循环体

}

1.6.5.3、do while循环 用的很少很少

1.6.6.流水灯效果实现1---延时函数

1.6.6.1、什么是流水灯

1.6.6.2、流水灯本质分析

(1)流水灯的本质其实就是不同的亮的状态相互间隔一定时间。

(2)流水灯

第1个状态等于0x7F（011111111），

第2个状态等于0xBF（101111111），

第3个状态等于0xDF（11011111），

第4个状态等于0xEF（11101111），

第5个状态等于0xF7（11110111），

第6个状态等于0xFB（11111011），

第7个状态等于0xFD（11111101），

第8个状态等于0xFE（11111110），

(3)延时时间越长流水灯就流的越慢，越短就流水越快。

(4)8个状态一次执行，完成后从头开始，其实就是一个循环

1.6.6.3、编程实现流水灯

分析就会发现：流水灯和闪烁并没有本质差别。

大家可以自己设计下，让任意的灯实现流水！C语言不能使用二进制0b

讨论！

1.6.7.流水灯效果实现2

1.6.7.1、上节程序的缺陷分析

功能实现了，但是写的太笨了，如果状态变多程序就会更长。

1.6.7.2、改进思路：通过变量运算来得到合适的端口输出值

(1)首先定义变量unsigned char a，初值等于0x80（10000000）

(2)8个状态，其实就是a依次右移0-7位

(3)我们这样就相当于是用C语言让单片机自己去运算得到每个状态的端口值，而不用自己事先去计算好。这样程序就简化了。

1.6.7.3、C语言移位运算介绍

C语言中有移位运算符，>>可以右移，<<可以左移.

（无符号数移位：移出去的位丢掉了，空出来的位用0补）

无符号：左移：低位补0；右移：高位补0；

有符号：左移：低位补0，右移：若正数,高位补0,负数,高位补1 -> 一句话概括：高位补符号位

知识链接：C语言的移位操作  无符号移位和有符号移位有差别！尽量用无符号位。

1.6.7.4、编程实践

(1)必须用到C语言的2种技巧：左移(右移)、按位取反

(2)C语言中~这个符号表示对一个数字按位取反，譬如一个数01111111按位取反后变成了10000000。而11011111按位取反后变成了00100000

思考一下，a的值发生改变吗？？

如何实现灯向另一个方向移动？

1.6.8.跑马灯效果实现

1.6.8.1、什么是跑马灯

(1)跑马灯和流水灯非常像，不同的是：流水灯是8颗LED其中7灭1亮，亮的在移动；跑马灯是8颗LED7亮1灭，灭的在移动。

1.6.8.2、实现思路分析

 0x7f        10000000

 0xbf        01000000

 0xdf        00100000

1.6.8.3、实践编程

这个直接按照逻辑实现！

1.6.8.4、总结

向另一个方向，只需修改初始值和左移右移。