【C51基础实验 LED流水灯】

LED流水灯

前言：
前几篇学会了LED驱动原理，并且成功点亮了一颗LED和实现了LED的闪烁，那么这篇紧接着就来解锁LED的新功能，LED流水灯。当然这里前提是基于肉眼余晖可见光达成的效果。

1、硬件电路设计和原理分析

开发板上 LED 模块电路原理图如下图所示：

看上图中 LED 采用共阳接法，D1-D8 连接到单片机的 P20-P27 口，即所有LED 阳极管脚接电源 VCC，阴极管脚通过一个 470 欧的限流电阻接到 P2 口上。
原理分析：
根据前面篇章 点亮一颗LED 的介绍我们知道，要让 LED 发光即对应的阴极管脚应该为低电平，若为高电平则熄灭。
根据前面篇章 LED闪烁 的介绍我们知道，要让 LED 闪烁，主要引用延时函数。

所以如果要想 51 单片机控制 LED实现流水灯的效果，就必须通过单片机管脚在 P2 口上反复循环的调用寄存器控制对应D1~D8引脚的高低电平，当第一颗LED点亮，则其它LED处于熄灭状态，当第二颗LED点亮时，其它LED处于熄灭状态，同理，其余的LED都是这个逻辑，其次MCU执行程序语句都会有一定的时间，为了达到人肉眼的余晖效应，因此只需编写一个循环函数，让CPU 不干其它事，专门在那循环运行即可实现延时功能。

2、软件设计

程序这边主要介绍两种思路的写法：
(1)、利用循环和移位操作符，实现反复改写对应LED端口高低电平的改写。实验效果：单向流水灯
(2)、利用封装好的库函数：左移_crol_、右移_cror_函数实现流水灯效果。实验效果：双向流水灯

2.1、利用循环和移位操作符功能实现：LED流水灯

//1.利用循环和移位操作符<< >>
/**/
#include <reg52.h>

#define LED_PORT	P2//使用宏定义--- P2端口
typedef unsigned int u16;

void delay_10us(u16 ten_us)
{
    
    
	while(ten_us--);
}

void main()
{
    
    
	int i = 0;
	//LED_PORT = 0xfe;
	//LED_PORT = 0x01;
	while(1)
	{
    
    
		for(i=0;i<8;i++)
		{
    
    
			LED_PORT = ~(0x01<<i);//i=0时，D1灯亮,i++依次点亮
			//移位后自动补0，当7次移位后，高位的1被移走，低位就自动补0
			//导致同时会亮两个灯，那么就采取取反操作符。以移动1然后取反来解决移位补0的这个问题
			delay_10us(50000);
		}
	}
}

解释说明：
前面章节已经介绍了的内容，这里的 delay_10us延时函数 和 typedef 类型重命名，就一笔带过了。具体参考：前面篇章 点亮一颗LED 的介绍
然后这里简单说一下，#define关键字，是C语言中的一个宏定义预处理指令(“#”开头的均为预处理命令)命令，它用来将一个标识符定义为一个字符串，语法格式如：#define LED_PORT P2，该LED_PORT标识符被称为宏名，被定义的字符串P2称为替换文本。
大概描述一下，主要的作用就是，在遇见大量重复又需要经常改变的参数，常常用宏定义一个新的字符串替换标识符，从而实现便捷的更换程序参数。
最后，主函数main：进入 main 函数后首先定义一个变量 i，然后进入 while 循环，由于要实现 8个 LED 从 D1->D8 循环点亮，因此可以使用 for 循环语句循环 8 次，每循环一次，点亮的小灯向右移动一个，而 D1-D8 是连接到 P2.0-P2.7 的，因此输出的低电平要左移一位，因此可以使用 LED_PORT=~(0x01<<i);语句实现。
主要解释一下，~(0X01<<i)：
表示 i 循环 1 次，则0x01 中的 1 就移动多少位。另外，因为 1（高电平）不会让 LED 点亮，需要取反后变为低电平 0 才能点亮，所以最后的结果需要取反后给 LED_PORT 口，并且每次循环都要延时一段时间，这样才能分辨出来 LED 在流水形式显示。
如果不取反这里以二进制表示就是：
0000 0001 << 1 得到 0000 0010 左移1位后最低位自动补0，当7次移位后1000 0000，第八次最高位的1被移走，最低位就自动补0，则为0000 0000，又根据开发板的LED硬件原理图，LED 采用共阳接法，给0为亮，所以最后的移位后的值，需要取反使得对应的灯亮，其它灯灭。

2.2、利用利用封装好的库函数功能实现：LED流水灯

//2.利用_crol_库函数
/**/
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
//当调用_cror_右移库函数和_crol_左移库函数时，需调用头文件<intrins.h>
//注意：库函数的移位不会自动补0，是最高位向最低位，进行移位的
//了解函数的参数：extern unsigned char _crol_  (unsigned char, unsigned char);
//第一个参数是移动的值，第二个参数是移动的位数
#define LED_PORT	P2

typedef unsigned int u16;
typedef unsigned char u8;

void delay_10us(u16 ten_us)
{
    
    
	while(ten_us--);
}


void main()
{
    
    
	u8 i = 0;
	LED_PORT = 0xfe;//1111 1110
	delay_10us(50000);
	//LED_PORT = ~0x01;//等价
	while(1)
	{
    
    
		for(i=0;i<7;i++)//当我们给LED_PORT赋初值，0xfe时，只需要循环7次即可
		{
    
    
			LED_PORT = _crol_(LED_PORT,1);
			delay_10us(50000);
		}
		//右移同理
		for(i=0;i<7;i++)//当我们给LED_PORT赋初值，0xfe时，只需要循环7次即可
		{
    
    
			LED_PORT = _cror_(LED_PORT,1);
			delay_10us(50000);
		}
	}

解释说明：
以库函数的写法就相对更简单了，因为只需要会用就行，直接调用已经封装好的左移_crol_、右移_cror_函数，然后查阅对应的用法和参数，以及对应的头文件即可。
以左移_crol_函数为例，其主要作用就是：
实现的移位功能就相当于一个队列内循环移动，如果是左移，那么最高位就被移到最低位了，次高位变为最高位，依次类推的循环排列。
最后，主函数main：进入 main 函数后首先定义一个变量 i，LED_PORT=~0x01，因为 LED 是低电平
点亮，所以 0X01 取反后的结果是 0XFE，对应二进制数为 1111 1110，即最低位为 0，因此最开始的 D1 指示灯会点亮，然后进入 while 循环，使用 for 循环_crol_和_cror_移位函数实现 LED 左右流水显示。

注意到的是：此处每个 for 循环只有 7 次，为什么不是 8 次呢，这是因为在进入 main 开始，就已经将 LED_PORT 端口设置了一次状态，即让 D1 点亮，并且我们是想让 LED 从左至右依次点亮，然后继续又从右至左依次点亮，这样形成左右流水效果。
假如将循环次数改为 8 次，我们列举下第一个 for 循环的LED_PORT 端口状态值，如下所示：

初始状态：LED_PORT=1111 1110
i=0：LED_PORT=1111 1101
i=1：LED_PORT=1111 1011
i=2：LED_PORT=1111 0111
i=3：LED_PORT=1110 1111
i=4：LED_PORT=1101 1111
i=5：LED_PORT=1011 1111
i=6：LED_PORT=0111 1111
i=7：LED_PORT=1111 1110

可以很直观的查看到，当i = 7时，再次回到了初始状态的显示，可这里我们是想实现的是：LED从左流动过来，又从右流动回去的流水灯效果。所以，i = 6只需要for循环7次即可。

3、编译结果

至此，两个程序就编写完成，我们编译一下，如下图所示：

从上图编译信息可以看出，我们的代码占用FLASH 大小为：code = 65 字节，所用的 SRAM 大小为：data = 9 个字节（9.0），xdata指是扩展的外部存储XSRAM所占的大小，并没有使用XSRAM所以为0。

从上图编译信息可以看出，我们的代码占用FLASH 大小为：code = 98 字节，所用的 SRAM 大小为：data = 9 个字节（9.0），xdata指是扩展的外部存储XSRAM所占的大小，并没有使用XSRAM所以为0。

硬件实验效果如图所示：

C51基础实验 LED流水灯实验效果展示1

C51基础实验 LED流水灯实验效果展示2

4、结束语

写这篇文章记录作为自己学习的笔记，笔者水平有限，希望有错误的地方还请多多指教，各抒己见交流学习，同时希望笔者的内容有帮助到你。如果有所帮助还请点点赞，表示支持哦。最后感谢各位的阅读（不喜勿喷）。