電子工業(yè)出版社單片機控制技術(shù)

項目式教程

（C語言版）電子工業(yè)出版社項目4單片機控制LED燈的設(shè)計

能了解51單片機I/O口的結(jié)構(gòu)；能掌握51單片機I/O口的特點及應(yīng)用；能掌握51單片機控制LED燈的硬件設(shè)計方法；能熟練編寫單片機控制LED燈閃爍的程序。學習目標工作任務(wù)敘述51單片機I/O口的結(jié)構(gòu)和特點；設(shè)計單片機控制單個LED燈閃爍的電路和工作軟件；設(shè)計單片機控制多個循環(huán)LED燈的電路和工作軟件。任務(wù)4.1單片機控制單個LED燈任務(wù)4.2單片機控制多個循環(huán)LED燈項目小結(jié)項目4單片機控制LED燈的設(shè)計

任務(wù)4.1單片機控制單個LED燈4.1.1MCS-51單片機的I/O口介紹

MCS-51系列單片機有4個8位的并行I/O接口：P0、P1、P2和P3口。它們是特殊功能寄存器中的4個。這4個口，既可以作輸入，也可以作輸出，既可按8位處理，也可按位方式使用。輸出時具有鎖存能力，輸入時具有緩沖功能。

1．P0口P0口是一個三態(tài)雙向口，包括一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)緩沖器、輸出驅(qū)動電路和輸出控制電路組成，它的一位結(jié)構(gòu)如圖：輸出驅(qū)動器控制電路P0口功能1、通用I／O接口：不需要外部擴展時，內(nèi)部控制信號將使MUX開關(guān)接通到鎖存器。此時，由于P0口沒有內(nèi)部上拉電阻，通常要在外部加一個上拉電阻來提高驅(qū)動能力。2、地址/數(shù)據(jù)分時復(fù)用：需要進行外部擴展時，內(nèi)部控制信號將使MUX開關(guān)接通到內(nèi)部地址／數(shù)據(jù)線。此時，P0口在ALE信號的控制下，分時輸出低8位地址和8位數(shù)據(jù)信號。P0口的工作原理（1）通用I/O口①用作輸入口（端口外數(shù)據(jù)內(nèi)部寄存器）方式1（讀鎖存器）：Q緩沖器2D內(nèi)部總線,適于“讀—修改—寫”方式2（讀引腳）：P0.x緩沖器1D內(nèi)部總線。

作為通用I/O使用，是一個準雙向口：“在輸入數(shù)據(jù)時應(yīng)先把口置1，使V1、V2都截止，引腳處于懸浮狀態(tài)，可作高阻抗輸入”②用作輸出口（片內(nèi)數(shù)據(jù)端口）數(shù)據(jù)鎖存MUXP0.x（2）地址/數(shù)據(jù)總線口

①輸出：地址/數(shù)據(jù)為1，P0·x——高地址/數(shù)據(jù)為0，P0·x——低

②輸入：經(jīng)緩沖器1讀入

（1）P0口既可作地址/數(shù)據(jù)總線使用，也可作通用I/O口使用。當P0口作地址/數(shù)據(jù)總線使用時，就不能再作通用I/O口使用了。（2）P0口作輸出口使用時，輸出級屬漏極開路，必須外接上拉電阻，才有高電平輸出。（3）P0口作輸入口讀引腳時，應(yīng)先向鎖存器寫1，使V1、V2截止，不影響輸入電平。P0口特點2.P1口P1口是準雙向口，它只能作通用I/O接口使用。結(jié)構(gòu)與P0口不同，它的輸出只由一個場效應(yīng)管V1與內(nèi)部上拉電阻組成。（1）P1口是唯一的單功能口，僅能作為通用I/O口使用。因在其輸出端接有上拉電阻，可以直接輸出而無需外接上拉電阻。（2）同P0口一樣，當作輸入口時，必須先向鎖存器寫“1”，使場效應(yīng)管V1截止。P1口特點3.P2口P2口也是準雙向口，它有兩種用途：通用I/O接口和高8位地址線。

P2口作I/O端口使用時：內(nèi)部控制信號使MUX開關(guān)接通到鎖存器，此時P2口的用法與P1口相同。P2口作外部地址總線使用時：內(nèi)部控制信號使MUX開關(guān)接通到內(nèi)部地址線，此時P2口的引腳狀態(tài)由所輸出的地址決定。需要特別指出的是，由于對片外地址的操作是連續(xù)不斷的，只要進行了外部系統(tǒng)擴展，此時P0口和P2口就不能再用作I/O端口了。4.P3口

P3口用作通用I/O口時，其工作原理同P1口類似。此外，它的每一根線還具有第二種功能?！?/p>

在真正的應(yīng)用電路中，P3口的第二功能顯得更為重要。4.1.2單片機控制單個LED燈閃爍的設(shè)計1．任務(wù)要求設(shè)計一個電路，AT89C52單片機的P1.7引腳連接一個LED燈，控制LED閃爍。2．任務(wù)分析

以單片機為核心的電子設(shè)計硬件設(shè)計軟件設(shè)計單片機最小系統(tǒng)加上最簡單的輸出電路來驅(qū)動LED編程控制P1.7引腳的電平狀態(tài)，使其持續(xù)一段時間的高電平，再持續(xù)一段時間的低電平3．任務(wù)設(shè)計（1）器件的選擇①發(fā)光二極管發(fā)光二極管：單向?qū)щ娦?，通過5mA左右電流即可發(fā)光，電流越大，亮度越強，但若電流過大會燒毀二極管，一般控制在3～20mA。工作電壓：紅色發(fā)光二極管1.7-2.5V

綠色發(fā)光二極管2.0-2.4V

黃色發(fā)光二極管1.9-2.4V

藍/白色發(fā)光二極管3.0-3.8V②限流電阻二極管串聯(lián)電阻的目的是為了防止發(fā)光二極管和P1.7引腳流過的電流過大，燒毀二極管或單片機，所以該電阻也稱為“限流電阻”。限流電阻的選擇：假設(shè)電源電壓為VCC，發(fā)光二極管的導(dǎo)通壓降為VDD，導(dǎo)通時流過二極管的電流為I，則限流電阻R為：

R=(VCC-VDD)/I例如，若二極管的導(dǎo)通壓降為2.2V，導(dǎo)通時流過的電流為5mA，則限流電阻為560Ω。③器件清單器件名稱數(shù)量（只）AT89C52112MHz晶體122pF瓷片電容222uF電解電容110kΩ電阻1560Ω電阻1發(fā)光二極管LED1（2）硬件原理圖設(shè)計再次強調(diào)：圖中的單片機元件沒有“VCC”和“GND”引腳，這是因為Proteus軟件中，元件模型中的“電源”和“地”已經(jīng)進行了連接，“VCC”接到了“+5V”電源，“GND”接到了“地”，所以隱藏了這兩個引腳。（3）軟件程序設(shè)計#include<reg52.h>//宏定義sbitled=P1^7;//用sbit

關(guān)鍵字定義P1.7引腳

//延時子函數(shù)voidDelay(unsigned

intt){while(--t);}

//主函數(shù)，控制P1.7引腳的LED燈閃爍voidmain(void){while(1)//主循環(huán)

{led=0;//將P1.7引腳置0，對外輸出低電平

Delay(20000);//調(diào)用延時程序

led=1;//將P1.7引腳置

1，對外輸出高電平

Delay(20000);//調(diào)用延時程序

}}在軟件編程中，通常使用空循環(huán)來達到延時的效果。延時時間的長短可以在KeilC51的調(diào)試狀態(tài)下分析。（4）軟硬件聯(lián)合調(diào)試1．任務(wù)要求設(shè)計一個電路，AT89C52單片機的P1口連接8只LED燈，首先控制P1.0到P1.7連接的8只LED燈逐個點亮，接下來再從P1.0到P1.7連接的8只LED依次全部點亮，然后控制從P1.7到P1.0連接的8只LED燈逐個點亮，最后再從P1.7到P1.0連接的8只LED依次全部點亮，形成流水燈的效果。任務(wù)4.2單片機控制多個LED燈2．任務(wù)分析任務(wù)要求單片機控制8個LED燈，當需要對某個I/O口的八位一起操作時，一般采用整體操作的方式，即總線的方式。在軟件設(shè)計時可以定義一個變量來給P1口賦值，賦的值不同點亮的LED燈不同。由于8只LED燈要按一定規(guī)律點亮，這就要求對給P1口賦的變量進行移位，移位操作既可以用標準C中的左移、右移運算符來實現(xiàn)，也可以用C51庫自帶的函數(shù)來實現(xiàn)。

移位運算符

循環(huán)移位函數(shù)

注意：循環(huán)移位函數(shù)_crol_()和_cror_()包含在intrins.h頭文件中，因此如果在程序中要用到這類函數(shù)，就必須在程序的開頭處包含intrins.h這個頭文件。由于用到的發(fā)光二極管較多，每個發(fā)光二極管都需要限流電阻，硬件電路會顯得比較復(fù)雜，所以這里使用了排阻。排阻，就是若干個參數(shù)完全相同的電阻，它們的一個引腳都連到一起，作為公共引腳，其余引腳正常引出。如果一個排阻是由n個電阻構(gòu)成的，那么它就有n+1個引腳，一般來說最左邊的那個是公共引腳。它在排阻上一般用一個色點標出來。

直插式排阻貼片式排阻☆排阻一般用在數(shù)字電路上，比如作為某個并行口的上拉或者下拉電阻用。使用排阻比用若干只固定電阻更方便。3．任務(wù)設(shè)計（1）器件的選擇器件清單器件名稱數(shù)量（只）AT89C52112MHz晶體122pF瓷片電容222uF電解電容110kΩ電阻1560Ω×8排阻1發(fā)光二極管LED8（2）硬件原理圖設(shè)計（3）軟件程序設(shè)計#include<reg52.h>//宏定義，52單片機頭文件#include<intrins.h>//包含_crol_、_cror_函數(shù)所在的頭文件#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar

//延時子函數(shù)voidDelay(unsigned

intt){while(--t);}//主函數(shù)，循環(huán)點亮LED燈voidmain(){uchar

k,recy;while(1)//大循環(huán){recy=0xfe;

for(k=1;k<=8;k++)//8只LED燈從P1.0到P1.7逐個點亮

{P1=recy;//先點亮P1.0的LED燈

Delay(50000);//延時一段時間

recy=_crol_(recy,1);//將recy循環(huán)左移1位后再賦給recy}

recy=0xfe;

for(k=1;k<=8;k++)//8只LED燈從P1.0到P1.7依次全部點亮

{P1=recy;Delay(50000);

recy=recy<<1;//將recy左移1位后再賦給recy}P1=0xff;//全部熄滅

Delay(50000);

recy=0x7f;

for(k=1;k<=8;k++)//8只LED燈從P1.7到P1.0逐個點亮

{P1=recy;//先點亮P1.7的LED燈

Delay(50000);

recy=_cror_(recy,1);//將recy循環(huán)右移1位后再賦給recy}

recy=0x7f;

for(k=1;k<=8;k++)//8只LED燈從P1.7到P1.0依次全部點亮

{P1=recy;Delay(50000);

recy=recy>>1;