51单片机教程（五）- LED灯闪烁

IT B业生2024-11-06 15:42

1 项目分析

  • 让输入/输出口的P1.0或P1.0~P1.7连接的LED灯闪烁。

2 技术准备

1、C语言知识点

1 运算符

1 算术运算符
c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main(){
	// 算术运算符
	int a = 13;
	int b = 6;
	printf("%d\n", a+b); 
	printf("%d\n", a-b); 
	printf("%d\n", a*b); 
	printf("%d\n", a/b); 
	printf("%d\n", a%b); 
	
	// 后续应用：将数的十位、个位取出来，分别记录下来用于显示在不同的数码管
	printf("1: %d\n", a/10);
 	printf("3: %d\n", a%10);
	return 0;
}
2 自增/自减运算符

  • 自增运算符为++，其功能是使变量的值自增1

  • 自减运算符为--，其功能是使变量值自减1。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main(){
 	// 自增、自减运算符 --》 计数
	int a = 10;
	printf("%d\n", a++);   // ++ 在后，表示先用后加 
	++a;   // ++ 在前，表示用先加后用 
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}
3 关系运算符
  • 关系表达式的值是真和假，在C程序用整数1和0表示。
c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main(){
	// 关系运算符  --> if语句中使用 
	int a = 13;
	int b = 6;
	printf("%d\n", a>=b);  
	printf("%d\n", a==b);  
	printf("%d\n", a!=b);
	return 0;
}
5 逻辑运算符
c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main(){
	// 逻辑运算符  --> if语句中使用：条件关系的判断 
	int mathScore = 90;
	int englishScore = 60;
	int stu1_mathScore = 99;
	int stu1_englishScore  = 66;
	printf("%d\n", (stu1_mathScore > 60) && ();  
	printf("%d\n", a||b);  
	printf("%d\n", !b);
	return 0;
}
6 位运算符和位表达式
c 复制代码 
#include <stdio.h>
 
int main()
{
    int a = 10;   // 二进制为：1010
    int b = 6;    // 二进制为：0110
    printf("&：%d\n", a & b);    // 2   --> 0010
    printf("|：%d\n", a | b);    // 14  --> 1110
    
    // int在计算机中是以补码形式存储
    printf("~：%d\n", ~a);       // -11  --> 0101 (32位：0101,最高位为1表示为负，补码：取反后 +1)
    
    printf("^：%d\n", a ^ b);     // 1100 --> 12
    
    printf("<<: %d\n", a << 2);   // 1010 00 --> 40   低位补0，高位丢失
    printf(">>: %d\n", b >> 3);   // 0000 00 --> 0    高位补0，低位丢失
    
    return 0; 
}

​

7 赋值运算符

  • 格式

    • 变量名 = 表达式;
c 复制代码 
#include <stdio.h>
 
int main()
{
    int number = 10;   
    char letter = 'a';
    printf("int：%d\n", a); 
    printf("char：%c\n", letter); 
    return 0; 
}
8 复合赋值运算符
  • 将变量计算的结果重新赋值给该变量
c 复制代码 
#include <stdio.h>
 
int main()
{
    int a = 13;
	int b = 6;
	//a = a +b;
	a += b; 
	printf("%d\n", a); 
    return 0; 
}
9 三目运算符
c 复制代码 
表达式1 ? 表达式2 : 表达式3;
c 复制代码 
#include <stdio.h>
 
int main()
{
    int a = 10;   
    int b = 6;  
    printf("结果为：%d", a > b ? a : b);    // a 大于 b,返回a，否则返回b
    return 0; 
}

2 选择与循环语句

1 if 语句

c 复制代码 
if(表达式)
语句;

if(表达式){
	语句列表1
}
else{
	语句列表2；
}

//多分支
if(表达式1){
	语句列表1；
}
else if(表达式2){
	语句列表2；
}
else{
	语句列表3；
}
c 复制代码 
#include <stdio.h>
 
int main()
{
    // if 语句 --> 存在多个范围判断 
	int a = 4;
	if(a > 0){
		printf("a 是正数");
	} else if(a < 0){
		printf("a 是负数");
	} else{
		printf("a 是零");
	}
    return 0; 
}

2 switch语句

  • 使用：用于多分支的情况，可以简化多重if语句嵌套的情况。
c 复制代码 
switch(表达式A){
           case  常量表达式1:
                    语句1;
                    break;
           case  常量表达式2:
                    语句2;
                    break;
                    ......
           case  常量表达式n:
                    语句n;
                    break;
           default:
                    语句n+1; 
                     break;
}
c 复制代码 
#include <stdio.h>
 
int main()
{
    // switch-case --> 对变量的有限个取值判断 
	int a = 1;
	switch(a){
		case 1:
			// 无break：case穿透 
			printf("选项1");
		case 2:
			printf("选项2");break;
		case 3:
			printf("选项3");break;
		default:
			printf("无效选择");
	} 
    return 0; 
}

3 while语句

c 复制代码 
while(表达式){
	循环语句；
}
c 复制代码 
#include <stdio.h>
 
int main()
{
    // while循环 --> 已知或未知循环次数 
    int a = 1;
	while(a < 6){
		printf("%d\n", a);
		a++;
	} 
    return 0; 
}

4 do-while语句

c 复制代码 
do{
	循环语句；
}while(表达式);

5 for语句

c 复制代码 
for(表达式1；表达式2；表达式3){
	循环语句；
}
c 复制代码 
#include <stdio.h>
 
int main()
{
    // while循环 --> 已知或未知循环次数 
    int a = 1;
	while(a < 6){
		printf("%d\n", a);
		a++;
	} 
    return 0; 
}

6 死循环

c 复制代码 
// 死循环 --> 主要用于未知循环次数
while(1){
	
} 

for(;;){
	
}

3 函数

1）函数的定义

c 复制代码 
void 函数名()
{
     语句块;
}

2）函数的返回

c 复制代码 
类型 函数名(形参1,形参2,形参3,......)
{
     ......
     return 数据;
}

3）形式参数与实际参数。

c 复制代码 
void(类型形参1，类型形参2，......)
{
}

函数名(实参1;实参2;实参3;......);

4）函数的调用方式

c 复制代码 
函数名();
c 复制代码 
#include <stdio.h>

// 函数定义位置
// 1 在main函数之前
int max(int a, int b){
	if(a >b){
		return a;
	} else{
		return b;
	}
} 

int main()
{
    // 调用函数
	int c=max(4, 7); 
	printf("最大值：%d\n", c);
	
	int d=max1(40, 7); 
	printf("最大值：%d\n", d); 
    return 0; 
}

// 2 在main函数之后 
int max1(int a, int b){
	if(a >b){
		return a;
	} else{
		return b;
	}
}

4 reg52.h

  • 介绍

    • 用于80C52和80C32微控制器的通用头文件。
    • 其中定义了各种特殊字节寄存器，如P0口、P1口、P2口、P3口、程序状态字寄存器、累加器、B特殊寄存器、堆栈指针寄存器和数字指针（低位/高位）等。
    • 该头文件还定义了一些与定时器/计数器和电源控制相关的寄存器。

  • 导入

    c 复制代码 
    #include "reg52.h"

  • 区别：引入方式 "" 与 <>

    • ""
      • 使用双引号来包含头文件时，编译器会首先在当前文件所在的目录下搜索指定的头文件。
      • 如果在这个目录下找不到文件，编译器会继续在编译器的标准库路径中查找。
      • 这种机制允许开发者包含项目中自定义的头文件。
    • <>
      • 当使用尖括号时，编译器只在编译器的标准库路径中查找指定的文件。
      • 意味着尖括号主要用于包含标准库头文件，如 <stdio.h>、<stdlib.h> 等。

  • 内容

    • 点击到 "reg52.h" 处，右击选择 Open Document <reg52.h>

3 项目实现

实验1 点亮LED

  • 基本结构：main.c 文件

    c 复制代码 
    #include "reg52.h"

sbit LED = P1^4;    

void main()
{
    while (1)
    {
        LED = 0;     // 点亮LED1
    }
}
    • 注意：一个程序里有且只有一个main函数。

  • 释义

    • **sbit LED = P0^4; ** 定义P0.4引脚赋值给变量LED（sbit 是定义特殊功能寄存器的位变量）。

实验2 实现LED闪烁

  • 延迟函数

    c 复制代码 
    void Delay(unsigned int t)
{
 	while(--t);
}

  • 说明

    • 通过一个空 while 循环来延迟执行，让CPU在循环中忙等待，直到变量 t 的值从传入的值递减到0。
    • 大约是 0.1 毫秒（ms）或 0.0001 秒。

  • 缺点

    1. 效率低下：CPU在这段时间内无法执行其他任务，导致资源浪费。
    2. 不可预测性：延迟的时间长度高度依赖于执行代码的CPU的速度。在更快的CPU上，同样的循环次数会更快地完成，导致延迟时间更短。
    3. 不可移植性：由于延迟时间依赖于CPU速度，因此代码在不同硬件上的表现可能会有很大差异。

  • 代码

    c 复制代码 
    #include <reg52.h>  //头文件包含特殊功能寄存器的定义

sbit LED0=P1^0;  // 用sbit 关键字 定义 LED到P1.0端口，

void Delay(unsigned int t); //函数声明

/*------------------------------------------------
                    主函数
------------------------------------------------*/
void main (void)
{
    while (1)         //主循环
      {
          LED0=0;            //将P1.0口赋值 0，对外输出低电平
          Delay(10000);      //调用延时程序；更改延时数字可以更改延时长度；

          LED0=1;            //将P1.0口赋值 1，对外输出高电平
          Delay(10000);
      }
}

/*------------------------------------------------
 延时函数，含有输入参数 unsigned int t，无返回值
 unsigned int 是定义无符号整形变量，其值的范围是0~65535
------------------------------------------------*/
void Delay(unsigned int t)
{
 	while(--t);
}

  • 方式2：for循环延迟

    c 复制代码 
    #include "reg52.h"

sbit LED = P1^4;    
void delay();
    
void main()
{
    while (1)
    {
        LED = 0;     // 点亮LED1
        delay();      // 延时1s
        LED = 1;     // 熄灭LED1
        delay();      // 延时1s        
    }
}

  • 实现delay函数

    c 复制代码 
    void delay()
{
    unsigned int i, j;
    for(i=0; i<183; i++)
    {
    	for(j=0; j<1000;j++);   
    }
}

实验3 LED灯先快闪，再慢闪，循环闪烁

c 复制代码 
#include<reg52.h> //头文件包含特殊功能寄存器的定义

sbit LED0 = P1 ^ 0; // 用sbit 关键字 定义 LED到P1.0端口，


void Delay(unsigned int t); //函数声明

/*------------------------------------------------
                    主函数
------------------------------------------------*/
void main()
{
    unsigned char i;  //定义一个无符号字符型局部变量 i 取值范围 0~255

    while (1) {       //主循环
        for (i = 0; i < 10; i++) { //加入 for循环，表明for循环大括号中的程序循环执行10次
            LED0 = 0;          //将P1.0口赋值 0，对外输出低电平
            Delay(5000);       //调用延时程序；更改延时数字可以更改延时长度；
            LED0 = 1;          //将P1.0口赋值 1，对外输出高电平
            Delay(5000);
        }

        for (i = 0; i < 10; i++) {
            LED0 = 0;          //将P1.0口赋值 0，对外输出低电平
            Delay(60000);      //用于改变闪烁频率
            LED0 = 1;          //将P1.0口赋值 1，对外输出高电平
            Delay(60000);
        }
    }
}

/*------------------------------------------------
 延时函数，含有输入参数 unsigned int t，无返回值
 unsigned int 是定义无符号整形变量，其值的范围是0~65535
------------------------------------------------*/
void Delay(unsigned int t)
{
    while (--t);
}

实验4 不同频率让多个LED灯闪烁

c 复制代码 
#include<reg52.h>

sbit LED0 = P1 ^ 0;
sbit LED1 = P1 ^ 1;
sbit LED2 = P1 ^ 2;
sbit LED3 = P1 ^ 3;
sbit LED4 = P1 ^ 4;
sbit LED5 = P1 ^ 5;
sbit LED6 = P1 ^ 6;
sbit LED7 = P1 ^ 7;

void Delay(unsigned int t); //函数声明

/*------------------------------------------------
                    主函数
------------------------------------------------*/
void main()
{
    unsigned char i;  //定义一个无符号字符型局部变量 i 取值范围 0~255

    while (1) {
        for (i = 0; i < 10; i++) { //程序循环执行10次
            LED0 = 0;          //将P1.0口赋值 0，对外输出低电平
            LED2 = 1;
            LED4 = 0;
            Delay(5000);
            LED0 = 1;         //将P1.0口赋值1，对外输出高电平
            LED2 = 0;
            LED4 = 1;
            Delay(5000);
        }

        for (i = 0; i < 10; i++) {
            LED0 = 0;          //将P1.0口赋值 0，对外输出低电平
            LED2 = 1;
            LED4 = 0;
            Delay(60000);
            LED0 = 1;          //将P1.0口赋值 1，对外输出高电平
            LED2 = 0;
            LED4 = 1;
            Delay(60000);
        }
    }
}

/*------------------------------------------------
 延时函数，含有输入参数 unsigned int t，无返回值
 unsigned int 是定义无符号整形变量，其值的范围是 0~65535
------------------------------------------------*/
void Delay(unsigned int t)
{
    while (--t);
}

4 格式化代码

  1. 下载并安装AStyle

  2. 在Keil 5中加载AStyle

    • 打开Keil 5软件，选择Tools -> Customize Tools Menu...，点击"新建"按钮，创建一个新的菜单项，命名为"formatCode"，

    • 在 "Command" 栏中选择上述解压的绝对路径（选择到 astyle.exe）

    • 在 "Arguments" 栏 中输入：!E --style=1tbs --indent-col1-comments --break-blocks --pad-oper --pad-comma --pad-header --unpad-paren --delete-empty-lines --align-pointer=name --break-one-line-headers --add-braces --max-code-length=120。

    • 点击"OK"保存设置。

  3. 设置 代码格式化 快捷键

    • 点击菜单栏中的 【Edit】选择【 Configuration...】，切换到【Shortcut Keys】，在 Select a Command 中找到：【Tools: formatCode】，点击 【Create Shortcut】，设置快捷键（按下对应的按键，如：Ctrl + Q），点击【OK】
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