蓝桥杯单片机学习笔记（二）：LED模块

前言

本人首次参加蓝桥杯单片机组比赛，利用寒假时间备赛，在此以笔记的方式记录自己每天的备赛过程。争取写满20篇(2/20)。

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本期关键词：锁存器，译码器，模块化编程

引入

大家可能经常会看到电子专业的同学调侃自己为"点灯工程师"，也经常能听到"点个灯先"、"能点灯就是胜利"等用语。其实呢，学习单片机的第一步通常是学习"点灯"，也就是学习LED模块。有一定数模电基础的同学肯定知道，LED灯实际上就是发光二极管，二极管导通就会发出亮光。学习LED，我们就不能只学习LED，我们还要学习与其相关的锁存器，译码器等模块。

锁存器

这里以M74HC573M1R锁存器为例。

RS锁存器

RS锁存器电路图如下所示
真值表如下所示：
R端是0端，S端是1端；R表示Reset（复位），S表示Set（置位）。
RS锁存器有一个最主要的特点：R和S不能同时为1。

D锁存器

D锁存器电路图如下图所示：
D锁存器在RS锁存器的基础上添加了两个与门，巧妙地避免了RS锁存器同时为1的情况。
D锁存器的E(EN)端是使能端，当EN=0时，锁存器的输出状态保持不变（原来是什么就还是什么）；当EN=1时，锁存器的输出受D控制，当D=0时，Q=0；当D=1时，Q=1。

M74HC573M1R锁存器

原理图如下图所示：
从图中可以看出，一个锁存器控制了8个LED灯。
观察HC573锁存器的内部结构，如下图所示：（原理图是D1-D8，内部结构示意图是D0-D7，这个只是编号问题，不影响后续编程，编程以D0-D7为基础。）
HC573锁存器主要由8个D锁存器构成，其中LE就是锁存器中的使能端。当LE=1时，LE'=0，锁存器使能。（LE'就是LE取反的意思，和图中LE上方加一条横线的表示含义一致。）
OE'通常接地，HC573锁存器通过LE来选择锁存器的锁存与使用状态。
以D0为例，当D0=0时，Q0=0；当D0=1时，Q0=1。这种现象也称作"透明传输"。意思就是说，输入为0时，输出还是为0，虽然中间经过了很多步骤（与门、或非门等），但是结果还是和最初的输入一致，就好像中间的步骤透明了一样，对结果不产生影响。
仔细观察HC573的原理图我们会发现，LE引脚受Y4C的控制，查看单片机原理图，我们可以发现：
（J13默认WR与GND短接。）Y4C主要受Y4控制。而Y4则受74HC138译码器控制。

译码器

以74HC138译码器为例。

74HC138译码器原理图如下图所示：
内部电路图如下图所示：
译码器真值表如下图所示：
正常工作状态下，G1为高电平H，G2'为低电平L。
这里需要特别注意顺序：从左到右为C-B-A，Y0-Y7
示例：当CBA对应的值为100时，Y4输出为低电平，此时Y4C输出为高电平，则LE为高电平，锁存器使能。若此时D0=0，其他为1，则Q0=0，其他输出为1，此时仅LED1灯亮。

编程

准备工作

创建好需要的文件夹：Driver、Sys。
创建好所需文件，并添加到相应文件夹，如下图所示：
在魔术棒的C51选项处，添加我们创建的.c、.h文件所在的路径：
尝试编译，这时没报错，但是会有警告，但问题不大

代码编写

main.c代码编写

c 复制代码

# include "bsp_init.h"
# include "bsp_led.h"
# include "delay.h"

void main()
{
	unsigned char i,j;//为循环变量做准备
	
	Cls_Peripheral();//关闭外设
	
	while(1)
	{
		for(i=0;i<9;i++)//控制亮度等级
		{
			for(j=0;j<50;j++)//控制当前亮度等级的循环次数
			{
   			 Led_Disp(0xff);//全亮
			   Delay(i+1);//亮的时间
				 Led_Disp(0x00);//全灭
			   Delay(9-i);//灭的时间						
			}
		}
	} 
}

bsp_init.c代码编写

c 复制代码

# include "bsp_init.h"

//函数名：关闭外设的初始化函数
//入口参数：无
//返回值：无
//函数功能：将LED、和外设全部关闭
void Cls_Peripheral(void)
{
	P0 = 0x00;//将外设全都关闭的数据准备（外设关闭对应的输入为全0）
	P2 = P2 & 0x1F | 0xA0; //选通Y5，也就是外设的锁存器，将数据透传过去	
	P2 &= 0x1F; //将打开的锁存器关闭
	
	P0 = 0xFF;//将LED全都关闭的数据准备（LED灯关闭对应的输入为全1）
	P2 = P2 & 0x1F | 0x80; //选通Y4，也就是LED的锁存器，将数据透传过去	
	P2 &= 0x1F; //将打开的锁存器关闭

	//此时P27-P25均为0，按照真值表，Y0是输出为低电平的，但是我们的单片机没有使用Y0，所以可以认为当P27-P25均为0时，所有锁存器关闭。
}

bsp_init.h代码编写

c 复制代码

# include "STC15F2K60S2.H"

void Cls_Peripheral(void);

bsp_led.c代码编写

c 复制代码

# include "bsp_led.h"

//函数名：LED显示函数
//入口参数：要显示数值的十六进制数据，例如0XAA=1010 1010，L8~L1的顺序
//返回值：无
//函数功能：按照入口参数顺序将LED点亮，1为亮，0为灭
//这里需要特别注意：按照原理图，实际上是0为亮，1为灭。这里编写代码我们对ucLed进行了逐位取反
void Led_Disp(unsigned char ucLed)
{
	P0 = ~ucLed;//将输入数据取反，做好数据准备，1为亮，0为灭。
	P2 = P2 & 0x1F | 0x80; // 0x80，选通Y4，也就是LED的锁存器，将数据透传过去
	P2 &= 0x1F; //将打开的锁存器关闭，使任何一个锁存器都不打开
}

bsp_led.h代码编写

c 复制代码

# include "STC15F2K60S2.H"

void Led_Disp(unsigned char ucLed);

delay.c代码编写

c 复制代码

# include "delay.h"

//函数名：延时毫秒函数
//入口参数：延时的数值，2个字节，16位，0---65535
//返回值：无
//函数功能：延时一定的毫秒数据
void Delay(unsigned int num)
{
	unsigned int i;
	while(num--)
	// i的最大值和单片机的工作频率有关
	for(i=0; i<628; i++);
}

delay.h代码编写

c 复制代码

// 不需要包含其他头文件
void Delay(unsigned int num);