LED流水燈

前言：
前幾篇學(xué)會(huì)了LED驅(qū)動(dòng)原理，并且成功點(diǎn)亮了一顆LED和實(shí)現(xiàn)了LED的閃爍，那么這篇緊接著就來解鎖LED的新功能，LED流水燈。當(dāng)然這里前提是基于肉眼余暉可見光達(dá)成的效果。

1、硬件電路設(shè)計(jì)和原理分析

開發(fā)板上 LED 模塊電路原理圖如下圖所示：

看上圖中 LED 采用共陽接法，D1-D8 連接到單片機(jī)的 P20-P27 口，即所有LED 陽極管腳接電源 VCC，陰極管腳通過一個(gè) 470 歐的限流電阻接到 P2 口上。
原理分析：
根據(jù)前面篇章 點(diǎn)亮一顆LED 的介紹我們知道，要讓 LED 發(fā)光即對(duì)應(yīng)的陰極管腳應(yīng)該為低電平，若為高電平則熄滅。
根據(jù)前面篇章 LED閃爍 的介紹我們知道，要讓 LED 閃爍，主要引用延時(shí)函數(shù)。

所以如果要想 51 單片機(jī)控制 LED實(shí)現(xiàn)流水燈的效果，就必須通過單片機(jī)管腳在 P2 口上反復(fù)循環(huán)的調(diào)用寄存器控制對(duì)應(yīng)D1~D8引腳的高低電平，當(dāng)?shù)谝活wLED點(diǎn)亮，則其它LED處于熄滅狀態(tài)，當(dāng)?shù)诙wLED點(diǎn)亮?xí)r，其它LED處于熄滅狀態(tài)，同理，其余的LED都是這個(gè)邏輯，其次MCU執(zhí)行程序語句都會(huì)有一定的時(shí)間，為了達(dá)到人肉眼的余暉效應(yīng)，因此只需編寫一個(gè)循環(huán)函數(shù)，讓CPU 不干其它事，專門在那循環(huán)運(yùn)行即可實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能。

2、軟件設(shè)計(jì)

程序這邊主要介紹兩種思路的寫法：
(1)、利用循環(huán)和移位操作符，實(shí)現(xiàn)反復(fù)改寫對(duì)應(yīng)LED端口高低電平的改寫。實(shí)驗(yàn)效果：?jiǎn)蜗蛄魉疅?br> (2)、利用封裝好的庫函數(shù)：左移_crol_、右移_cror_函數(shù)實(shí)現(xiàn)流水燈效果。實(shí)驗(yàn)效果：雙向流水燈

2.1、利用循環(huán)和移位操作符功能實(shí)現(xiàn)：LED流水燈

//1.利用循環(huán)和移位操作符<< >>
/**/
#include <reg52.h>

#define LED_PORT	P2//使用宏定義--- P2端口
typedef unsigned int u16;

void delay_10us(u16 ten_us)
{
	while(ten_us--);
}

void main()
{
	int i = 0;
	//LED_PORT = 0xfe;
	//LED_PORT = 0x01;
	while(1)
	{
		for(i=0;i<8;i++)
		{
			LED_PORT = ~(0x01<<i);//i=0時(shí)，D1燈亮,i++依次點(diǎn)亮
			//移位后自動(dòng)補(bǔ)0，當(dāng)7次移位后，高位的1被移走，低位就自動(dòng)補(bǔ)0
			//導(dǎo)致同時(shí)會(huì)亮兩個(gè)燈，那么就采取取反操作符。以移動(dòng)1然后取反來解決移位補(bǔ)0的這個(gè)問題
			delay_10us(50000);
		}
	}
}

解釋說明：
前面章節(jié)已經(jīng)介紹了的內(nèi)容，這里的 delay_10us延時(shí)函數(shù) 和 typedef 類型重命名，就一筆帶過了。具體參考：前面篇章 點(diǎn)亮一顆LED 的介紹
然后這里簡(jiǎn)單說一下，#define關(guān)鍵字，是C語言中的一個(gè)宏定義預(yù)處理指令(“#”開頭的均為預(yù)處理命令)命令，它用來將一個(gè)標(biāo)識(shí)符定義為一個(gè)字符串，語法格式如：#define LED_PORT P2，該LED_PORT標(biāo)識(shí)符被稱為宏名，被定義的字符串P2稱為替換文本。
大概描述一下，主要的作用就是，在遇見大量重復(fù)又需要經(jīng)常改變的參數(shù)，常常用宏定義一個(gè)新的字符串替換標(biāo)識(shí)符，從而實(shí)現(xiàn)便捷的更換程序參數(shù)。
最后，主函數(shù)main：進(jìn)入 main 函數(shù)后首先定義一個(gè)變量 i，然后進(jìn)入 while 循環(huán)，由于要實(shí)現(xiàn) 8個(gè) LED 從 D1->D8 循環(huán)點(diǎn)亮，因此可以使用 for 循環(huán)語句循環(huán) 8 次，每循環(huán)一次，點(diǎn)亮的小燈向右移動(dòng)一個(gè)，而 D1-D8 是連接到 P2.0-P2.7 的，因此輸出的低電平要左移一位，因此可以使用 LED_PORT=~(0x01<<i);語句實(shí)現(xiàn)。
主要解釋一下，~(0X01<<i)：
表示 i 循環(huán) 1 次，則0x01 中的 1 就移動(dòng)多少位。另外，因?yàn)?1（高電平）不會(huì)讓 LED 點(diǎn)亮，需要取反后變?yōu)榈碗娖?0 才能點(diǎn)亮，所以最后的結(jié)果需要取反后給 LED_PORT 口，并且每次循環(huán)都要延時(shí)一段時(shí)間，這樣才能分辨出來 LED 在流水形式顯示。
如果不取反這里以二進(jìn)制表示就是：
0000 0001 << 1 得到 0000 0010 左移1位后最低位自動(dòng)補(bǔ)0，當(dāng)7次移位后1000 0000，第八次最高位的1被移走，最低位就自動(dòng)補(bǔ)0，則為0000 0000，又根據(jù)開發(fā)板的LED硬件原理圖，LED 采用共陽接法，給0為亮，所以最后的移位后的值，需要取反使得對(duì)應(yīng)的燈亮，其它燈滅。

2.2、利用利用封裝好的庫函數(shù)功能實(shí)現(xiàn)：LED流水燈

//2.利用_crol_庫函數(shù)
/**/
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
//當(dāng)調(diào)用_cror_右移庫函數(shù)和_crol_左移庫函數(shù)時(shí)，需調(diào)用頭文件<intrins.h>
//注意：庫函數(shù)的移位不會(huì)自動(dòng)補(bǔ)0，是最高位向最低位，進(jìn)行移位的
//了解函數(shù)的參數(shù)：extern unsigned char _crol_  (unsigned char, unsigned char);
//第一個(gè)參數(shù)是移動(dòng)的值，第二個(gè)參數(shù)是移動(dòng)的位數(shù)
#define LED_PORT	P2

typedef unsigned int u16;
typedef unsigned char u8;

void delay_10us(u16 ten_us)
{
	while(ten_us--);
}


void main()
{
	u8 i = 0;
	LED_PORT = 0xfe;//1111 1110
	delay_10us(50000);
	//LED_PORT = ~0x01;//等價(jià)
	while(1)
	{
		for(i=0;i<7;i++)//當(dāng)我們給LED_PORT賦初值，0xfe時(shí)，只需要循環(huán)7次即可
		{
			LED_PORT = _crol_(LED_PORT,1);
			delay_10us(50000);
		}
		//右移同理
		for(i=0;i<7;i++)//當(dāng)我們給LED_PORT賦初值，0xfe時(shí)，只需要循環(huán)7次即可
		{
			LED_PORT = _cror_(LED_PORT,1);
			delay_10us(50000);
		}
	}

解釋說明：
以庫函數(shù)的寫法就相對(duì)更簡(jiǎn)單了，因?yàn)橹恍枰獣?huì)用就行，直接調(diào)用已經(jīng)封裝好的左移_crol_、右移_cror_函數(shù)，然后查閱對(duì)應(yīng)的用法和參數(shù)，以及對(duì)應(yīng)的頭文件即可。
以左移_crol_函數(shù)為例，其主要作用就是：
實(shí)現(xiàn)的移位功能就相當(dāng)于一個(gè)隊(duì)列內(nèi)循環(huán)移動(dòng)，如果是左移，那么最高位就被移到最低位了，次高位變?yōu)樽罡呶唬来晤愅频难h(huán)排列。
最后，主函數(shù)main：進(jìn)入 main 函數(shù)后首先定義一個(gè)變量 i，LED_PORT=~0x01，因?yàn)?LED 是低電平
點(diǎn)亮，所以 0X01 取反后的結(jié)果是 0XFE，對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)為 1111 1110，即最低位為 0，因此最開始的 D1 指示燈會(huì)點(diǎn)亮，然后進(jìn)入 while 循環(huán)，使用 for 循環(huán)_crol_和_cror_移位函數(shù)實(shí)現(xiàn) LED 左右流水顯示。

注意到的是：此處每個(gè) for 循環(huán)只有 7 次，為什么不是 8 次呢，這是因?yàn)樵谶M(jìn)入 main 開始，就已經(jīng)將 LED_PORT 端口設(shè)置了一次狀態(tài)，即讓 D1 點(diǎn)亮，并且我們是想讓 LED 從左至右依次點(diǎn)亮，然后繼續(xù)又從右至左依次點(diǎn)亮，這樣形成左右流水效果。
假如將循環(huán)次數(shù)改為 8 次，我們列舉下第一個(gè) for 循環(huán)的LED_PORT 端口狀態(tài)值，如下所示：

初始狀態(tài)：LED_PORT=1111 1110
i=0：LED_PORT=1111 1101
i=1：LED_PORT=1111 1011
i=2：LED_PORT=1111 0111
i=3：LED_PORT=1110 1111
i=4：LED_PORT=1101 1111
i=5：LED_PORT=1011 1111
i=6：LED_PORT=0111 1111
i=7：LED_PORT=1111 1110

可以很直觀的查看到，當(dāng)i = 7時(shí)，再次回到了初始狀態(tài)的顯示，可這里我們是想實(shí)現(xiàn)的是：LED從左流動(dòng)過來，又從右流動(dòng)回去的流水燈效果。所以，i = 6只需要for循環(huán)7次即可。

3、編譯結(jié)果

至此，兩個(gè)程序就編寫完成，我們編譯一下，如下圖所示：

從上圖編譯信息可以看出，我們的代碼占用FLASH 大小為：code = 65 字節(jié)，所用的 SRAM 大小為：data = 9 個(gè)字節(jié)（9.0），xdata指是擴(kuò)展的外部存儲(chǔ)XSRAM所占的大小，并沒有使用XSRAM所以為0。

從上圖編譯信息可以看出，我們的代碼占用FLASH 大小為：code = 98 字節(jié)，所用的 SRAM 大小為：data = 9 個(gè)字節(jié)（9.0），xdata指是擴(kuò)展的外部存儲(chǔ)XSRAM所占的大小，并沒有使用XSRAM所以為0。

硬件實(shí)驗(yàn)效果如圖所示：

4、結(jié)束語

寫這篇文章記錄作為自己學(xué)習(xí)的筆記，筆者水平有限，希望有錯(cuò)誤的地方還請(qǐng)多多指教，各抒己見交流學(xué)習(xí)，同時(shí)希望筆者的內(nèi)容有幫助到你。如果有所幫助還請(qǐng)點(diǎn)點(diǎn)贊，表示支持哦。最后感謝各位的閱讀（不喜勿噴）。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-688185.html

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