一、LED控制介紹

發(fā)光二極管是半導體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能，常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娞匦?。當給發(fā)光二極管加上正向電壓時就會發(fā)光，光的強弱與工作電流成正比。一般情況下，LED的正向工作電流在10mA左右，如果電流過大就會燒壞LED，因此使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過二極管的電流。

普通發(fā)光二極管的正向飽和壓降為1.6Ｖ～2.1Ｖ。發(fā)光二極管的特點是：工作電壓很低（有的僅一點幾伏）；工作電流很小（有的僅零點幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調(diào)制通過的電流強弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強弱。由于有這些特點，發(fā)光二極管在一些光電控制設備中用作光源，并廣泛應用于各種電子電路、家電、儀表等設備中。

本文使用的開發(fā)板上設計了8個發(fā)光二極管，其中有2個紅色、2個黃色、2個綠色和2個藍色。發(fā)光二極管部分的原理圖如下圖所示。R21是470歐姆的8位阻排，LED1~LED8是8個發(fā)光二極管，阻排的公共端與5V電源VCC相連，發(fā)光二極管的正極與阻排相連，負極與插針J21相連，J21經(jīng)過杜邦線可以連接到需要使用的I/O口。連接好后，單片機輸出低電平時對應的LED燈點亮，高電平時對應的LED燈熄滅。

我們來了解下I/O口的工作原理。I/O口即輸入和輸出口，單片機的I/O口既可以作為輸入信號端、也可以作為輸出信號端。圖中，J21可以接5V、懸空、也可以接地。以LED1為例，我們將LED1的等效電路單獨畫出來，如下圖所示。

圖中VCC是5V的電源，當電路的右側(cè)接5V或者懸空時，電路沒有電流通過，LED燈的狀態(tài)是熄滅的；當電路的右側(cè)接地時，兩端壓差是5V，所以LED燈被點亮。在數(shù)字電路中，接+5V為電平“1”，接地為“0”。

所以在設計中，將LED連接到單片機的I/O口，此時我們只需要控制單片機的I/O口為“1”或者為“0”就可以控制LED燈的亮滅了。

二、例程測試

在這個實驗中我們用兩種不同的方法對一個LED燈進行控制，在測試之前需要將上邊J21的1引腳與單片機的P00用杜邦線連接起來。

方法1：

實現(xiàn)的代碼如下所示

#include 

sbit LED=P0^0;   

void main (void)

{

LED=0;            //將P00口賦值0，對外輸出低電平

for(;;);          //死循環(huán)，原地等待

}

將這個代碼編譯之后將Hex文件燒寫到單片機中，可以看到LED1點亮。

1、在上面的代碼中，#include這是一個預處理命令，所謂的預處理命令就是在程序編譯之前進行的命令。預處理命令以“#”開始，“include”是文件包含命令。除了文件包含命令，常見的預處理命令還有：宏定義和條件編譯。在C語言中，頭文件被大量使用。頭文件是一種包含功能函數(shù)、數(shù)據(jù)接口聲明的載體文件，C程序的頭文件以“.h”為后綴。一般在一個應用開發(fā)體系中，功能的真正邏輯實現(xiàn)是以硬件層為基礎，在驅(qū)動程序、功能層程序以及用戶的應用程序中完成的。頭文件的主要作用在于調(diào)用庫功能，對各個被調(diào)用函數(shù)給出一個描述，其本身不包含程序的邏輯實現(xiàn)代碼，它只起描述性作用，告訴應用程序通過相應途徑尋找相應功能函數(shù)的真正邏輯實現(xiàn)代碼。用戶程序只需要按照頭文件中的接口聲明來調(diào)用庫功能，編譯器會從庫中提取相應的代碼。#include這一句的含義就是這個工程包含了reg52.h這個文件中的內(nèi)容。reg52.h這個文件中的內(nèi)容如下所示。

#ifndef __REG52_H__

#define __REG52_H__

/*  BYTE Registers  */

sfr P0    = 0x80;

sfr P1    = 0x90;

sfr P2    = 0xA0;

sfr P3    = 0xB0;

sfr PSW   = 0xD0;

sfr ACC   = 0xE0;

sfr B     = 0xF0;

sfr SP    = 0x81;

sfr DPL   = 0x82;

sfr DPH   = 0x83;

sfr PCON  = 0x87;

sfr TCON  = 0x88;

sfr TMOD  = 0x89;

sfr TL0   = 0x8A;

sfr TL1   = 0x8B;

sfr TH0   = 0x8C;

sfr TH1   = 0x8D;

sfr IE    = 0xA8;

sfr IP    = 0xB8;

sfr SCON  = 0x98;

sfr SBUF  = 0x99;

/*  8052 Extensions  */

sfr T2CON  = 0xC8;

sfr RCAP2L = 0xCA;

sfr RCAP2H = 0xCB;

sfr TL2    = 0xCC;

sfr TH2    = 0xCD;

/*  BIT Registers  */

/*  PSW  */

sbit CY    = PSW^7;

sbit AC    = PSW^6;

sbit F0    = PSW^5;

sbit RS1   = PSW^4;

sbit RS0   = PSW^3;

sbit OV    = PSW^2;

sbit P     = PSW^0; //8052 only

/*  TCON  */

sbit TF1   = TCON^7;

sbit TR1   = TCON^6;

sbit TF0   = TCON^5;

sbit TR0   = TCON^4;

sbit IE1   = TCON^3;

sbit IT1   = TCON^2;

sbit IE0   = TCON^1;

sbit IT0   = TCON^0;

/*  IE  */

sbit EA    = IE^7;

sbit ET2   = IE^5; //8052 only

sbit ES    = IE^4;

sbit ET1   = IE^3;

sbit EX1   = IE^2;

sbit ET0   = IE^1;

sbit EX0   = IE^0;

/*  IP  */

sbit PT2   = IP^5;

sbit PS    = IP^4;

sbit PT1   = IP^3;

sbit PX1   = IP^2;

sbit PT0   = IP^1;

sbit PX0   = IP^0;

/*  P3  */

sbit RD    = P3^7;

sbit WR    = P3^6;

sbit T1    = P3^5;

sbit T0    = P3^4;

sbit INT1  = P3^3;

sbit INT0  = P3^2;

sbit TXD   = P3^1;

sbit RXD   = P3^0;

/*  SCON  */

sbit SM0   = SCON^7;

sbit SM1   = SCON^6;

sbit SM2   = SCON^5;

sbit REN   = SCON^4;

sbit TB8   = SCON^3;

sbit RB8   = SCON^2;

sbit TI    = SCON^1;

sbit RI    = SCON^0;

/*  P1  */

sbit T2EX  = P1^1; // 8052 only

sbit T2    = P1^0; // 8052 only

/*  T2CON  */

sbit TF2    = T2CON^7;

sbit EXF2   = T2CON^6;

sbit RCLK   = T2CON^5;

sbit TCLK   = T2CON^4;

sbit EXEN2  = T2CON^3;

sbit TR2    = T2CON^2;

sbit C_T2   = T2CON^1;

sbit CP_RL2 = T2CON^0;

#endif

從這個文件的定義可以看出，這個文件主要定義了單片機的端口和特殊功能寄存器。程序中包含了頭文件之后，就可以直接使用定義過的標志符。例如：P0口的寄存器地址是0x80，其中0x表示它后邊的數(shù)值是16進制的。如果對P0口進行操作，我們直接使用P0這個標志符就行了，而不需要了解P0口寄存器的物理地址和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2、sfr和sbit，reg52.h中可以看到這兩個關(guān)鍵字?！皊fr P0= 0x80;”這一句的含義是將單片機內(nèi)部地址為0x80的寄存器重新起名為P0，以后我們在程序中就可以直接操作P0，就相當于對單片機內(nèi)部的0x80地址處的寄存器進行操作。實際上，通過sfr關(guān)鍵字的定義，讓Keil編譯器在單片機和用戶之間搭建了一條可以進行溝通的橋梁，我們操作P0口，而單片機并不知道什么是P0口，但它知道知道它內(nèi)部的地址0x80是什么。

“sbit CY= PSW^7;”這一句的意思是將PSW這個寄存器的第7位重新命名為CY，所以在需要單獨操作PSW寄存器第7位時，可以直接操作CY。

在程序中有一句“sbit LED=P0^0;” 這一句的意思是將P0口寄存器的第0位，也就是最低位定義為LED，因此程序中操作LED時相當于操作P0口寄存器的第0位。例如：LED=0; 相當將0賦值給P0口寄存器的第0位。

3、main()函數(shù)，主函數(shù)就是main函數(shù)，是程序的入口，程序一旦執(zhí)行的時候就會從這個入口開始，任何一個程序中有且只有一個主函數(shù)。

4、for(;;)。for()循環(huán)是C語言中一種基本的循環(huán)方式，當條件為真時，進入循環(huán)體，條件不滿足時，跳出。

for()循環(huán)的標準格式為

for(表達式1;表達式2;表達式3)

{語句（內(nèi)部可以為空）}

我們來看一下下邊這段程序。

              unsigned char i;

              for(i=2;i>0;i++)

              {      }

這段程序首先定義了一個無符號字符型變量i，然后指向for語句。i=2;i>0;i++這三個表達式中，表達式1是給i賦一個初值2，表達式2判斷i>0是真還是假，表達式3是i每個周期減1。我們來分析一下這個for循環(huán)的執(zhí)行過程。

第一步：給i賦初值2，此時i=2。

第二步：因為2>0，條件成立，所以其值為真，那么執(zhí)行for循環(huán)下邊大括號中的內(nèi)容。由于大括號中為空，所以什么也不執(zhí)行。

第三步：i自減1，即i=i-1=2-1=1。

第四步：跳回到第二步，因為1>0，條件成立，所以其值為真，那么執(zhí)行for循環(huán)下邊大括號中的內(nèi)容。由于大括號中為空，所以什么也不執(zhí)行。

第五步：i自減1，即i=i-1=1-1=0。

第六步：跳回到第二步，因為0>0，條件不成立，所以其值為假，那么結(jié)束for循環(huán)，程序從for循環(huán)中跳出。

“for(;;);”這個語句中for的三個表達式都為空，這個for語句是無限循環(huán)。

本例中，進入main函數(shù)對LED燈進行操作，之后進入for循環(huán)，并一直在循環(huán)中等待，不進行任何操作，因此LED燈的狀態(tài)也不會發(fā)生變化。

該程序雖然簡單，但是包含C語言最基礎的知識，后面的程序會在此基礎上增加新的內(nèi)容。

5、程序的注釋，//和/* */這兩種符號表示注釋。注釋語句雖然不對程序的運行產(chǎn)生任何影響，但必要的注釋是程序的重要組成部分。對于一個程序員來說，及時加注釋是一個好的習慣。上述兩個注釋的區(qū)別在于：//是行注釋，換行無效；/* */中間的內(nèi)容都是注釋，換行有效。注釋可以根據(jù)大家的習慣，沒有具體要求。

方法二：

實現(xiàn)代碼如下所示

#include 

#define LED  P0    //宏定義關(guān)鍵字，定義LED到單片機的P0口

void main (void)

{

LED=0xfe;         //將P0口賦值0xfe，

                  //0xfe轉(zhuǎn)換為二進制為 1111 1110，即P0口的最低位輸出低電平，其它位輸出高電平。

for(;;);          //死循環(huán)，原地等待

}

在這個實驗中，對LED控制的命令與方法一是不同的，主要知識點如下：

1、宏定義，宏定義又稱為宏代換、宏替換，簡稱“宏”。

宏定義的格式：

#define 標識符 字符串

其中的標識符就是所謂的符號常量，也稱為“宏名”。預處理（預編譯）工作也叫做宏展開，將宏名替換為字符串。掌握“宏”概念的關(guān)鍵是“換”。一切以換為前提、做任何事情之前先要換，準確理解之前就要“換”。即在對相關(guān)命令或語句的含義和功能作具體分析之前就要換。

例如程序中#define  LED  P0

表示LED燈定義在P0口上。因此對P0口進行操作，我們可以直接用LED來代替，LED=0xfe;就相當于P0=0xfe;

2、進制轉(zhuǎn)換，這個實驗與第一個實驗不同，直接對P0口整體進行操作。P0口的寬度是8位，用二進制表示是xxxx xxxx。單片機常用的進制是：二進制、八進制、十進制和十六進制，0x前綴表示十六進制，如：0xFF。0xFF與0xff相同，C語言中數(shù)值不區(qū)分大小寫。這幾種進制形式不同，但是可以相互轉(zhuǎn)換。

本實驗中同樣是點亮了LED1。但是對P0口進行整體賦值的方法，將0xfe賦給了P0，0xfe轉(zhuǎn)換成2進制就是11111110，也就是將P0口的高7位拉高，最低位拉低，這樣LED1就可以點亮了，其余的燈熄滅。