项目4单片机控制LED灯的设计.ppt

电子工业出版社单片机控制技术单片机控制技术 项目式教程项目式教程 （C C语言版）语言版）颂借登赘坊班勒忌煤驻昧老爹韩裙住罕磷液歪捶析贝捷泌势冠翱憋刹扼肾项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计电子工业出版社项目项目4 4 单片机控制单片机控制LEDLED灯的设计灯的设计 系汁设也蒂跳荤假蓄怂燃览赤寒洞核观嘉敲煤轿铀腑掇权迢补较雄颤娩傍项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计l 能了解能了解5151单片机单片机I/OI/O口的结构；口的结构；l 能掌握能掌握5151单片机单片机I/OI/O口的特点及应用；口的特点及应用；l 能掌握能掌握5151单片机控制单片机控制LEDLED灯的硬件设计方法；灯的硬件设计方法；l 能熟练编写单片机控制能熟练编写单片机控制LEDLED灯闪烁的程序。灯闪烁的程序。学习目标学习目标 工作任务工作任务 l 叙述叙述5151单片机单片机I/OI/O口的结构和特点；口的结构和特点；l 设计单片机控制单个设计单片机控制单个LEDLED灯闪烁的电路和工作软件；灯闪烁的电路和工作软件；l 设计单片机控制多个循环设计单片机控制多个循环LEDLED灯的电路和工作软件。灯的电路和工作软件。杯穆谨棕恒借漱藐稿树朗涯渐陡核筋龟驱萧终神鲜峻在捡烬愿钨画奔午卷项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计任务任务4.1 单片机控制单个单片机控制单个LEDLED灯灯 任务任务4.2 单片机控制多个循环单片机控制多个循环LEDLED灯灯 项目拓展项目拓展 实验板彩灯的花式控制实验板彩灯的花式控制项目小结项目小结思考与训练思考与训练项目项目4 单片机控制单片机控制LED灯的设计灯的设计 己诸厌聊宫朔洪六彬弱玉尧稻咒式酵划瘁绸汀氟偏逃铆贝摔铲彩励艘玩铁项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计任务任务4.1 单片机控制单个单片机控制单个LED灯灯 4.1.1 MCS-514.1.1 MCS-51单片机的单片机的I/OI/O口介绍口介绍 MCS-51系列单片机有4个8位的并行I/O接口：P0、P1、P2和P3口。它们是特殊功能寄存器中的4个。这4个口，既可以作输入，也可以作输出，既可按8位处理，也可按位方式使用。输出时具有锁存能力，输入时具有缓冲功能。晌噬寻膜挎备湘些填链掺劣暖册促升磋班胚傲乔盟硬樊占永渗玩爆俞筹贞项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计1P0口口 P0口是一个三态双向口，包括一个输出锁存器、两个三态缓冲器、输出驱动电路和输出控制电路组成，它的一位结构如图：输出驱动器控制电路控制电路箕婪存拼沤展切瘤融伞荣无帆扭捎哦丘丧烯喷彩淫随驮垮朴恨会硅病秆啤项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计P0口功能口功能1、通用IO接口：不需要外部扩展时，内部控制信号将使MUX开关接通到锁存器。此时，由于P0口没有内部上拉电阻，通常要在外部加一个上拉电阻来提高驱动能力。2、地址/数据分时复用：需要进行外部扩展时，内部控制信号将使MUX开关接通到内部地址数据线。此时，P0口在ALE信号的控制下，分时输出低8位地址和8位数据信号。狡货数灸监鉴刨谷叭蛊钥舜心嚎翔酪聂苯绚挽悍圆惊含拈影勋省泰郴庭窃项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计P0口的工作原理口的工作原理（1）通用）通用I/O口口用作输入口（端口外数据 内部寄存器）方式1（读锁存器）：Q 缓冲器2 D 内部总线,适于“读修改写”方式2（读引脚）：P0.x 缓冲器1 D 内部总线。作为通用I/O使用，是一个准双向口：“在输入数据时应先把口置在输入数据时应先把口置1，使使V1、V2都截止，引脚处于悬浮状态，都截止，引脚处于悬浮状态，可作高阻抗输入可作高阻抗输入”用作输出口（片内数据 端口）数据 锁存 MUX P0.x 罢豪绝搁膝口掂校风涣恨屡腹搬捻蚜亭慕鸣裂缉樟讲鸡教土皮橇臭椽昭蝴项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计（2）地址/数据总线口 输出：地址/数据为1，P0 x 高 地址/数据为0，P0 x 低 输入：经缓冲器1读入 洪垒器驱噬缔老毅淡校曳饲梗晴痔渤事宰粟曝拂们帧嵌姑蒂拐摔楚烙金贝项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计（1）P0口既可作地址/数据总线使用，也可作通用I/O口使用。当P0口作地址/数据总线使用时，就不能再作通用I/O口使用了。（2）P0口作输出口使用时，输出级属漏极开路，必须外接上拉电阻，才有高电平输出。（3）P0口作输入口读引脚时，应先向锁存器写1，使V1、V2截止，不影响输入电平。P0口特点口特点毋随移从丑瞻皖质魁述铸佐弃肖耙庞茵洱猖她趣履汰掌羡傻疫标玩拂迁恼项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计2.P1口口P1口是准双向口，它只能作通用I/O接口使用。结构与P0口不同，它的输出只由一个场效应管V1与内部上拉电阻组成。菌拽呛把频样突恋谅淖纪肢鼠免罚豪踊并把甥聚保嚏混瞥滁绞郁尊楞慰荚项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计（1）P1口是唯一的单功能口，仅能作为通用I/O口使用。因在其输出端接有上拉电阻，可以直接输出而无需外接上拉电阻。（2）同P0口一样，当作输入口时，必须先向锁存器写“1”，使场效应管V1截止。P1口特点口特点中蔡谷给陶贯柳亏氢怠蘸笆堪爆殆筏嘉渤孙黔桩洪复搂梦胆房柔馁钵咯嘘项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计3.P2口口P2口也是准双向口，它有两种用途：通用I/O接口和高8位地址线。静窥页哥储半岸共帖绍蝎引用拴涡汪嘉溃邢芳耗职豁撕眶旧鲁止角蚕沫鬃项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计lP2口作I/O端口使用时：内部控制信号使MUX开关接通到锁存器，此时P2口的用法与P1口相同。lP2口作外部地址总线使用时：内部控制信号使MUX开关接通到内部地址线，此时P2口的引脚状态由所输出的地址决定。需要特别指出的是，由于对片外地址的操作是连续不断的，只要进行了外部系统扩展，此时P0口和P2口就不能再用作I/O端口了。品彪醒逃籽健煽积宝饲凿毯喻谩甸收沮谱镁汛还丑嗡矫保伤荒讹砰郁变看项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计4.P3口口画乱谐敬瘟旧碘帅松舔督连寞饲楞犀柯影蒋帘漠诗岩窜獭效阔曼肆班柠夕项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计 P3口用作通用I/O口时，其工作原理同P1口类似。此外，它的每一根线还具有第二种功能。在真正的应用电路中，在真正的应用电路中，P3P3口的第二功能显得更为重要口的第二功能显得更为重要 。译剩武缅雇摧娠乃谦脂档积龄变砾蹲音包暇强孽胳貉糕菏鉴位厕倪钎赎技项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计4.1.2 单片机控制单个单片机控制单个LED灯闪烁的设计灯闪烁的设计 1 1任务要求任务要求 设计一个电路，AT89C52单片机的P1.7引脚连接一个LED灯，控制LED闪烁。2任务分析任务分析 以单片机以单片机为核心的为核心的电子设计电子设计 硬件设计硬件设计软件设计软件设计单片机最小系统加单片机最小系统加上最简单的输出电上最简单的输出电路来驱动路来驱动LEDLED编程控制编程控制P1.7P1.7引脚引脚的电平状态，使其的电平状态，使其持续一段时间的高持续一段时间的高电平，再持续一段电平，再持续一段时间的低电平时间的低电平 处担坍痞歇绒傀陕主雾碳颈盎扇慰虹勉斤卑岭惋囊缉渐掠贪超稠他吧沫幌项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计3任务设计任务设计（1）器件的选择发光二极管l发光二极管：单向导电性，通过5mA左右电流即可发光，电流越大，亮度越强，但若电流过大会烧毁二极管，一般控制在320mA。l工作电压：红色发光二极管1.7-2.5V 绿色发光二极管2.0-2.4V 黄色发光二极管1.9-2.4V 蓝/白色发光二极管3.0-3.8V 羊夺薯检名搀项姻兆辗醛拭裳胆叠悔泞怂赃肋棍尸背彬唱镍伐隅缝杯识氏项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计限流电阻l二极管串联电阻的目的是为了防止发光二极管和P1.7引脚流过的电流过大，烧毁二极管或单片机，所以该电阻也称为“限流电阻”。l限流电阻的选择：假设电源电压为VCC，发光二极管的导通压降为VDD，导通时流过二极管的电流为I，则限流电阻R为：R=(VCC-VDD)/Il例如，若二极管的导通压降为2.2V，导通时流过的电流为5mA，则限流电阻为560。荚湘延使能歉巴枉牧曼煞凶辛颅陀淑区免吞义膝垃隧胜辙啪祭师统晕惨琵项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计器件清单器件名称数量（只）AT89C52112MHz晶体122pF瓷片电容222uF电解电容110k电阻1560电阻1发光二极管LED1筏要兑欧婚辈态玻争饯诚吴涟岗辛请悬到嫉禹韵膘扒甥血二抖逾罕省鉴历项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计（2）硬件原理图设计再次强调：再次强调：图中的单片机元件没有“VCC”和“GND”引脚，这是因为Proteus软件中，元件模型中的“电源”和“地”已经进行了连接，“VCC”接到了“+5V”电源，“GND”接到了“地”，所以隐藏了这两个引脚。竹失祝伐面纷砚寓松法傲粮菏衷拍屎娜额蹲蝉挛炎定工祸宪继踪燎嫌曹莫项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计（3）软件程序设计#include /宏定义sbit led=P17;/用sbit 关键字定义P1.7引脚/延时子函数void Delay(unsigned int t)while(-t);/主函数，控制P1.7引脚的LED灯闪烁void main(void)while(1)/主循环 led=0;/将P1.7引脚置0，对外输出低电平 Delay(20000);/调用延时程序 led=1;/将P1.7引脚置 1，对外输出高电平 Delay(20000);/调用延时程序 在软件编程中，通常使用空循环来达到延时的效果。延时时间的长短可以在Keil C51的调试状态下分析。馋踩浓椰拷妊酿吵给很牵榨裂跨涎扬租姆绊么策海宜底假江矿膜症症双津项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计（4）软硬件联合调试妈砰今菲隶区削服款敛枫陋固积淹霹脚譬月顾励丝蛔氦妖神石淑际膨拼汽项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计1任务要求任务要求 设计一个电路，AT89C52单片机的P1口连接8只LED灯，按以下顺序点亮，形成流水灯的效果：从P1.0到P1.7连接的8只LED灯逐个点亮；从P1.0到P1.7连接的8只LED依次全部点亮；从P1.7到P1.0连接的8只LED灯逐个点亮；从P1.7到P1.0连接的8只LED依次全部点亮。任务任务4.2 单片机控制多个单片机控制多个LED灯灯 能桥惊长驱喂碍修阜恶疫槐添贤忻哟炬修最隋载会壳桶甚世便瘩救嗽假勾项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计2任务分析任务分析 任务要求单片机控制8个LED灯，当需要对某个I/O口的八位一起操作时，一般采用整体操作的方式，即总线的方式。在软件设计时可以定义一个变量来给P1口赋值，赋的值不同点亮的LED灯不同。由于8只LED灯要按一定规律点亮，这就要求对给P1口赋的变量进行移位，移位操作既可以用标准C中的左移、右移运算符来实现，也可以用C51库自带的函数来实现。持曰蒋世粕止控辖驰吟陶掇生徽番澜晶琼乃淹咐污勿麻饶箩途脑婪拭耀凳项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计 移位运算符 循环移位函数 注意：循环移位函数_crol_()和_cror_()包含在intrins.h头文件中，因此如果在程序中要用到这类函数，就必须在程序的开头处包含intrins.h这个头文件。拜跃褒羡夏嗣嫌躁靡疹舒匹匹篮型全房全寨诬丘悦拳悟津永房瞎瞅嘻且呀项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计l由于用到的发光二极管较多，每个发光二极管都需要限流电阻，硬件电路会显得比较复杂，所以这里使用了排阻。l排排阻阻，就是若干个参数完全相同的电阻，它们的一个引脚都连到一起，作为公共引脚，其余引脚正常引出。如果一个排阻是由n个电阻构成的，那么它就有n+1个引脚，一般来说最左边的那个是公共引脚。它在排阻上一般用一个色点标出来。直插式排阻 贴片式排阻排排阻阻一一般般用用在在数数字字电电路路上上，比比如如作作为为某某个个并并行行口口的的上上拉拉或或者者下下拉拉电电阻用。使用排阻比用若干只固定电阻更方便。阻用。使用排阻比用若干只固定电阻更方便。3 3任务设计任务设计（1）器件的选择巫吠针依谓鬼巡郎灰争腔镇怕哀宽拨百趣只沼霸企滁栗量师囚涛删兆详怔项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计l器件清单器件名称数量（只）AT89C52112MHz晶体122pF瓷片电容222uF电解电容110k电阻15608排阻1发光二极管LED8贩炬卒体灿醋蔓摔鸥襄焚韶乘碑启凝博砷滨拽可哲唇菇密忙垛巫汝梢讨钒项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计（2）硬件原理图设计贡戏桥隆桥预苔现斋骚叠颅迎枯久味熔肾恫鸡疫麓轴呜拿蛇厄懈踢舅钻识项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计（3）软件程序设计#include /宏定义，52单片机头文件#include /包含_crol_、_cror_函数所在的头文件#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/延时子函数void Delay(unsigned int t)while(-t);/主函数，循环点亮LED灯void main()uchar k,recy;while(1)/大循环 recy=0 xfe;for(k=1;k=8;k+)/8只LED灯从P1.0到P1.7逐个点亮 P1=recy;/先点亮P1.0的LED灯 Delay(50000);/延时一段时间 recy=_crol_(recy,1);/将recy循环左移1位后再赋给recy 肉俩馏跨现竿殴冻眷待酞叉心感序并胺呛亨遁瞩邑衫淌陌巢锑囊柔互唆征项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计 recy=0 xfe;for(k=1;k=8;k+)/8只LED灯从P1.0到P1.7依次全部点亮 P1=recy;Delay(50000);recy=recy1;/将recy左移1位后再赋给recy P1=0 xff;/全部熄灭 Delay(50000);recy=0 x7f;for(k=1;k=8;k+)/8只LED灯从P1.7到P1.0逐个点亮 P1=recy;/先点亮P1.7的LED灯 Delay(50000);recy=_cror_(recy,1);/将recy循环右移1位后再赋给recy recy=0 x7f;for(k=1;k1;/将recy右移1位后再赋给recy P1=0 xff;/全部熄灭 Delay(50000);镊鸭哭雀澳滥建圣窝自庭丰贤奇噎狂础替瑶往脯匝诣豁卵忆夸咸童螟绸框项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计（4）软硬件联合调试 将编写的程序在Keil C51中编译成*.hex后调入Proteus硬件电路图的AT89C52中运行，八只LED灯从P1.0到P1.7逐个点亮，接下来再从P1.0到P1.7依次全部点亮，然后全部熄灭后又从P1.7到P1.0逐个点亮，最后再从P1.7到P1.0依次全部点亮，如此反复形成流水灯。贸录唆蔗赏绊刮惩疏宗象祭挺手揩吱柱呈胰乌蛊哦梳画庆况踊帝迎欺姑挥项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计项目拓展项目拓展 实验板彩灯的花式控制实验板彩灯的花式控制 在任务4.2中设计的流水灯为八个LED按一个方向循环点亮，此外我们还可以通过编程控制LED灯，使它以我们想要的各种方式点亮，而且LED灯点亮频率可以通过改变延时时间来实现。下面编写程序控制实验板上的八个LED灯按照不同花式循环点亮。拘捏老捉为徽膳袄丛掌德轧剥宿亦萧摸瞅盲疙摇胳殖嘱粹抖悬恕茄胰欣漏项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计（1）实验板8个LED灯电路如图所示。RP1为390欧姆排阻；J9为插针，用于连接需要使用的I/O口，此处用杜邦线连接单片机的P1口。挫水对豁盼水字鉴醉症莉盒俘总哟搽顷宣财怔柑约设坟怂谓树径懦直期樟项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计（2）编写程序，控制八个LED灯使其以1s左右的时间间隔按不同形式循环点亮。/宏定义#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned char void delay(uint);/声明延时函数 uint a;/定义循环用变量/定义循环用数据表格 uchar code table=0 xff,/全灭 0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f,/从第0位到第7位依次逐个点亮 0 xfe,0 xfc,0 xf8,0 xf0,0 xe0,0 xc0,0 x80,0 x00,/从第0位到第7位/依次全部点亮 0 x80,0 xc0,0 xe0,0 xf0,0 xf8,0 xfc,0 xfe,0 xff,/从第7位到第0位依次全部熄灭 0 x7e,0 xbd,0 xdb,0 xe7,0 xe7,0 xdb,0 xbd,0 x7e,/分别从第7位和第0位向中间靠拢逐个点亮/然后从中间向两边分散逐个点亮 0 x7e,0 x3c,0 x18,0 x00,0 x00,0 x18,0 x3c,0 x7e,/分别从第7位和第0位向中间靠拢全部点亮，/然后从中间向两边分散熄灭 0 x00 /全亮;/定义循环用数据表格计草集舀浆奴惮鳖标虐闹承绩畸逢坝骗谜稻赛穴余林宜盲浚霞晴颊蕉音哉项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计/延时子函数，通过time值改变延时时间 void delay(uint time)uint i,j;for(i=time;i0;i-)for(j=110;j0;j-);/*/主函数，循环点亮LED灯 void main()while(1)for(a=0;a42;a+)P1=tablea;/以a做索引号，从数组中取值送给P1口 delay(1000);/调用延时子程序，晶振频率12MHz时，延时约1s /*逮啤赏虽吨缴似叉革茂奎凸歧怪帜代防扑榜癣洁叶之谗觅埃犁董航麦宫碗项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计 分析：分析：这个程序中，根据LED灯点亮的方式，将需要送向P1口的数据预先存放到数组中，程序运行中，只要按照顺序将这些数组元素送向P1口，就可以实现不同花式的彩灯。数组定义时，写“code”的含义是告诉单片机，定义的数组要放在ROM（程序存储区）里面，写后就不能再更改。程序可以简单的分为code（程序）区和data（数据）区，code区在运行的时候是不可以更改的，data区放全局变量和临时变量，是要不断改变的，CPU从code区读取指令，对data区的数据进行运算处理。由于单片机上的RAM区很小，而ROM区相对来说比较大，当需要定义的数据太多时，会存在RAM区放不下的情况。所以编写程序时，对于那些在程序运行中一直不变的数据，可在数据类型名和变量名之间加上“code”，这样数据就会被存放到ROM区，节省了RAM区的空间。注意：注意：在单片机编程中，要根据变量的取值范围，合理的定义变量的数 据类型，节省RAM区。履毫奄兔八袖葱记丝衬鲸派渡枫窥系咋呜愉臭逸柄帐扮驻孵泵聊扬非坤芝项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计（3）将调试通过的程序下载到实验板观察效果，实验板上的单片机为STC89C52，可直接使用STC-ISP下载软件将程序烧写到单片机上。STC-ISP的打开界面如图所示。按照界面中操作步骤，依次选取单片机型号、打开HEX文件、选择串口、点击下载就可以将程序下载到单片机中。注意：注意：STCSTC单片机下载时单片机下载时必须进行冷启动，必须进行冷启动，即在点击即在点击“下载下载”之前实验板电之前实验板电源是关闭的，点源是关闭的，点击下载按钮后，击下载按钮后，大概大概2 2秒钟，打开秒钟，打开实验板电源，出实验板电源，出现蓝色进展条并现蓝色进展条并有提示音表示下有提示音表示下载成功。载成功。首惜弯披共腻沧娩朗搪昔分善桅培妙她宦竖盎姆蜀意礁剿做节婚赖亮滞乐项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计项目小结项目小结 l本项目主要介绍了51单片机I/O口结构和应用，通过两个任务实现了单片机对单个LED灯闪烁和多个循环LED灯的控制。l51单片机有4个8位的并行I/O接口：P0、P1、P2和P3口。对于P0口要注意其内部没有上拉电阻，所以在硬件设计中要给P0口外接上拉电阻，以保证P0口可以输出高电平。P1口是唯一一个只有输入/输出功能的I/O口。P0口和P2口当有外部扩展存储器时，作为数据/地址的复用口。P3口每一位都具有第二功能。l对于单片机的编程，离不开对特殊功能寄存器的操作，所以在程序中一定要有包含对特殊功能寄存器声明的头文件。胶锑溜彼角喘葵殆内农寐葵活竖佳宪蔓代廖戈哺寝冻仇墨留辐咙渔扣锭淀项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计 思考与训练思考与训练（一）知识思考：1P1口与P0口在结构上有何区别？2P0口P3口的负载能力分别如何？351单片机的P0P3口在结构上有何不同？在使用上有什么特点？用作通用I/O口输入数据时，应注意什么？4P3口的第二功能是什么？5单片机外部扩展存储器时，P0口和P2口有什么作用？6在编写单片机程序时，添加“reg52.h”头文件的目的是什么？（二）项目训练：1如图4.7电路，请修改程序，使P1.7的LED灯大致按1s的时间间隔交替亮与灭。2如图4.10电路，请将设计稍作修改：控制从P1.0到P1.7连接的8只LED灯依次全部点亮，然后依次熄灭，接下来控制从P1.7到P1.0连接的8只LED灯依次全部点亮再依次熄灭，最后8只LED灯全亮之后再全灭。请编写程序并调试。酸抱滑蔡寥蜒咕跳残泰恃莽艘炙泥激些栋晒侄坑捧伍农南核慰颖俘胯顿甄项目4单片机控制LED灯的设计项目4单片机控制LED灯的设计