51单片机入门LED篇

参考教程： $2-1$ 点亮一个LED_哔哩哔哩_bilibili

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51单片机入门LED篇

一、LED（发光二极管）原理

LED的电路符号如下所示，左边是正极，右边是负极（ 正极的电压高于负极，电流从正极流向负极，即为有正向电流，LED在此条件下可以被点亮 ）。

二、开发板中的LED模块

1、电路图分析

LED正极接电源VCC （VCC提供正向5V电压）；红框内的是限流电阻，如果不加限流电阻，那么流过LED的电流会很大，可能会对LED造成破坏； LED负极对接MCU的引脚 （引脚输出的电平由 P2寄存器 控制， 图中的P20-P27其实是P2的8位分别控制0-7这8个引脚 ），如果引脚输出高电平，LED不会被点亮， 如果引脚输出低电平，LED才会有正向电流，从而会被点亮 。

2、通过写代码点亮LED的原理

程序通过CPU给寄存器进行配置，寄存器通过驱动器向外部引脚输出高电平or低电平 。

从上往下对应低位到高位（D0到D7）

三、点灯实验

1、点亮第一个LED灯实验

（1）在main.c文件中输入以下代码，然后点击"编译"。

cpp 复制代码

#include <REGX52.H>  //头文件
 
void main()
{
	
	P2 = 0xFE;  //给P2寄存器配置成1111 1110从而控制只有1个LED被点亮
	
	while(1)
	{
		//可以写一个死循环让这段代码一直执行
		//没有死循环的话，其实void main()包含的代码也是一直重复执行
	}
}

或者

c 复制代码

#include <REGX52.H>  //头文件

sbit LED1=P2^0;	//将P2.0管脚定义为LED1

void main()
{
	LED1=0;	//LED1端口设置为低电平
	while(1)
	{
		
	}		
}

单个LED闪烁（粗略计算）

c 复制代码

#include <REGX52.H>  //一般写程序前都先添加这个头文件

typedef unsigned int u16;	//对系统默认数据类型进行重定义
typedef unsigned char u8;

sbit LED1=P2^0;	//将P2.0管脚定义为LED1

//1个机器周期 = 12 ÷ 11.0592MHz ≈ 1.085微秒 (μs),每次循环需要消耗 约8个机器周期（包含取数、减1、跳转等指令）。
void delay_10us(u16 ten_us)
{
	while(ten_us--);	

}
void main()
{	
	while(1)
	{
		LED1=0;	//点亮
		delay_10us(50000); //大约延时450ms
		LED1=1;	//熄灭
		delay_10us(50000); 	
	}		
}

（2）注意要在"Output"中勾选"Create HEXFile"，这样才能得到编译生成的.hex文件。

（3）拿到编译产生的文件后，打开STC-ISP，选择相应的单片机型号（这个在开发板的芯片上有写，一定要选择对应型号）以及串口号，再选择"打开程序文件"，找到刚刚生成的.hex文件，接着就可以把该文件下载到开发板中完成点灯。

2、8个LED灯同时进行闪烁实验

（1）由于程序本身的执行速度很快，仅靠编写两句不同的代码配置P2寄存器是无法观察到LED闪烁的现象的，这时就需要借助延时函数。在STC-ISP中可以直接生成延时函数，其中 系统频率要与开发板的晶振相同（我的晶振频率是11.0592MHz） ，指令集改为STC-Y1（右侧适用系列符合情况就行），然后就能得到延时函数。

（2）在main.c文件中输入以下代码，然后点击"编译"。

由于原理图的设计的缘故，数码管也会跳（详看74HC138译码器部分）

C51 数据类型分类和数值范围：

数据类型	长度	范围
unsigned char	1字节	0～255
signed char	1字节	-128～127
unsigned int	2字节	0～65535
signed int	2字节	-32768～32767
unsigned long	4字节	0～4294967295
signed long	4字节	-2147483648～2147483647
float	4字节	±1.175494E-38～±3.402823E+38
bit	1位	0或1

原则：编写程序时，对于变量只用小不用大。

移位指令

左移运算符 (<<)

语法：value << n

规则：将value的二进制位全部向左移动n位，右边空出的位一律补 0，左边移出的高位被丢弃。

右移运算符 (>>)

语法：value >> n

规则：将value的二进制位全部向右移动n位。右移分为两种模式，取决于数据是否有符号：

(1) 逻辑右移 (针对无符号数 unsigned)

规则：左边空出的位一律补 0。

(2) 算术右移 (针对有符号数 signed)

规则：左边空出的位补符号位（正数补0，负数补1）。

cpp 复制代码

#include <REGX52.H>  //一般写程序前都先添加这个头文件
#include <INTRINS.H>  //_nop_()需要这个头文件
 
void Delay500ms()	//借助STC-ISP生成的500ms延时函数（开发板不同，这个函数也会不同！）
{
	unsigned char i, j, k;
 
	_nop_();//在循环嵌套开始前插入一个 _nop_();，是为了补偿循环初始化时的时钟周期误差,精确达到 500ms。
	i = 4;
	j = 129;
	k = 119;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}
 
void main()
{
	
	while(1)
	{
		P2 = 0xF0;  //前4个LED灯亮，后4个LED灯灭
		Delay500ms();  //在两句代码间调用延时函数，那么程序将在这里暂停500ms，然后再继续往下执行
		P2 = 0x0F;  //前4个LED灯灭，后4个LED灯亮
		Delay500ms();  //程序将在这里再暂停500ms，然后再继续往下执行，否则灯灭后会马上再亮
	}
	
}

或者

c 复制代码

#include <REGX52.H>  //一般写程序前都先添加这个头文件
#include <INTRINS.H>  //_nop_()需要这个头文件

typedef unsigned int u16;	//对系统默认数据类型进行重定义
typedef unsigned char u8;

#define LED_PORT	P2	//使用宏定义P2端口

/*******************************************************************************
* 函 数 名       : delay_10us
* 函数功能		 : 延时函数，ten_us=1时，大约延时10us
* 输    入       : ten_us
* 输    出    	 : 无
*******************************************************************************/
void delay_10us(u16 ten_us)
{
	while(ten_us--);	
}


void main()
{	
   	u8 i=0;

	LED_PORT=~0x01;
	delay_10us(50000);
	while(1)
	{
		//方法1：使用移位+循环实现流水灯
//		for(i=0;i<8;i++)
//		{
//			LED_PORT=~(0x01<<i);	//将1右移i位，然后取反将结果赋值到LED_PORT
//			delay_10us(50000);
//		}
		
		//方法2：使用循环+_crol_或_cror_函数实现流水灯
		for(i=0;i<7;i++)	 //将led左移一位
		{									  
			LED_PORT=_crol_(LED_PORT,1);
			delay_10us(50000); 	
		}
		for(i=0;i<7;i++)	//将led右移一位
		{
			LED_PORT=_cror_(LED_PORT,1);
			delay_10us(50000);	
		}	
	}		
}

（3）按照上一例的操作将生成的.hex文件写进开发板，即可观察LED闪烁的现象。

3、8个LED灯轮流闪烁（流水灯）实验

cpp 复制代码

#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>  //_nop_()需要这个头文件
 
void Delay500ms()	//借助STC-ISP生成的500ms延时函数（开发板不同，这个函数也会不同！）
{
	unsigned char i, j, k;
 
	_nop_();
	i = 4;
	j = 129;
	k = 119;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}
 
void main()
{
	while(1)
	{
		P2 = 0xFE; //1111 1110，第一盏LED灯被点亮
		Delay500ms();
		P2 = 0xFD; //1111 1101，第二盏LED灯被点亮
		Delay500ms();
		P2 = 0xFB; //1111 1011，第三盏LED灯被点亮
		Delay500ms();
		P2 = 0xF7; //1111 0111，第四盏LED灯被点亮
		Delay500ms();
		P2 = 0xEF; //1110 1111，第五盏LED灯被点亮
		Delay500ms();
		P2 = 0xDF; //1101 1111，第六盏LED灯被点亮
		Delay500ms();
		P2 = 0xBF; //1011 1111，第七盏LED灯被点亮
		Delay500ms();
		P2 = 0x7F; //0111 1111，第八盏LED灯被点亮
		Delay500ms();
	}
	
}

代码优化建议

c 复制代码

#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>  //_nop_()需要这个头文件
 
void Delay500ms()	//借助STC-ISP生成的500ms延时函数（开发板不同，这个函数也会不同！）
{
	unsigned char i, j, k;
 
	_nop_();
	i = 4;
	j = 129;
	k = 119;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}
 
void main()
{
		unsigned char i;
		while(1)
    {
        switch(i)
        {   
            case 1: P2 = 0xFE; break;
            case 2: P2 = 0xFD; break;
            case 3: P2 = 0xFB; break;   
            case 4: P2 = 0xF7; break;
            case 5: P2 = 0xEF; break;   
            case 6: P2 = 0xDF; break;
            case 7: P2 = 0xBF; break;  
            case 8: P2 = 0x7F; i=0; break;//i归0使语句又从case 1执行
        } 
        i++;//i从1变到8使switch语句轮流调用"P2 = xxxx;"
        Delay500ms();
		}
	
}

c 复制代码

#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>  //_nop_()需要这个头文件
 
void Delay500ms()	//借助STC-ISP生成的500ms延时函数（开发板不同，这个函数也会不同！）
{
	unsigned char i, j, k;
 
	_nop_();
	i = 4;
	j = 129;
	k = 119;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}
 
void main()
{
	unsigned char i = 0;  
    unsigned char LEDSET[8]={0xFE,0xFD,0xFB,0xF7,0xEF,0xDF,0xBF,0x7F};
    while(1)
    {
        P2=LEDSET[i];
        i++;
        if(i>=8)i=0;//i需归0使P0只能使用数组中的8个元素，防止使用到超出数组元素以外的值，其实就是让i在0~7之间变化
        Delay500ms();
    }
	
}

c 复制代码

#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>  //_nop_()需要这个头文件
 
void Delay500ms()	//借助STC-ISP生成的500ms延时函数（开发板不同，这个函数也会不同！）
{
	unsigned char i, j, k;
 
	_nop_();
	i = 4;
	j = 129;
	k = 119;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}
 
void main()
{
		unsigned char i;  
    while(1)
    {
        for(i=0;i<8;i++)
				{
						P2 = ~(0x01<<i);	//将1右移i位，然后取反将结果赋值到P2
						delay500ms();
				}
				for(i=0;i<8;i++)
				{
						P2 = ~(0x80>>i);	//将左移i位，然后取反将结果赋值到P2
						delay500ms();
				}
		
    }
	
}

（2）按照上一例的操作将生成的.hex文件写进开发板，即可观察LED流水的现象。

4、8个LED灯轮流闪烁（进阶版）实验

（1）在main.c文件中输入以下代码，然后点击"编译"。

cpp 复制代码

#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>  //_nop_()需要这个头文件
 
void Delay1ms(unsigned int xms)		//对借助STC-ISP生成的1ms延时函数进行修改
{
	while(xms)  //让这个1ms延时函数重复执行xms次
	{
		unsigned char i, j;
 
	_nop_();
	i = 2;
	j = 199;
	do
	{
		while (--j);
	} while (--i);
	xms--;  //smx作为计数器
	}
}
 
void main()
{
	P2 = 0xFE;  //1111 1110，初始状态为第一个LED灯亮
	while(1)
	{
		if(P2 == 0xFF)  //一轮循环结束，重置为初始状态（第一个LED灯亮）
			P2 = 0xFE;
		Delay1ms(500);  //500ms延时（根据需求可以传入不同的延时时间）
		P2 = P2 << 1;  //下一个LED灯亮（P2中的0左移）
		P2 += 1;  //第一轮循环结束前亮过的LED灯不能再亮（左移会导致第一位为0，需要将其修改为1）
		
	}
}

（2）按照上一例的操作将生成的.hex文件写进开发板，即可观察LED流水的现象。