51单片机（入门保姆级教程）——LED闪烁及流水灯

一、LED基本原理和知识图1 LED共阳极原理图1.1 LED共阴极和共阳极的含义LED的最小单元是发光二极管。发光二极管是区分正负极的，正向导通，反向截止。共阴极就是发光二极管的负极连接在一起，共阳极就是发光二极管的正极连接在一起。1.2 共阴极和共阳极的区别耗能不一样。共阳极二极管的公共端接在高电平，需要高电平时时刻刻处在工作状态；而共阴极二极管公共端接低（GND），只需指定二极管工作时给某个

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背包客TM

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背包客TM · 2022-04-19 19:20:35 发布

一、LED基本原理和知识

图1 LED共阳极原理图

1.1 LED共阴极和共阳极的含义

LED的最小单元是发光二极管。发光二极管是区分正负极的，正向导通，反向截止。共阴极就是发光二极管的负极连接在一起，共阳极就是发光二极管的正极连接在一起。

1.2 共阴极和共阳极的区别

耗能不一样。共阳极二极管的公共端接在高电平，需要高电平时时刻刻处在工作状态；而共阴极二极管公共端接低（GND），只需指定二极管工作时给某个二极管高电平即可，有效降低了功耗，对长时间工作LED来言有效降低了屏热。
线路复杂程度不同。一般在实际工程中共阴极二极管比共阳极二极管的线路复杂，共阳极不需要那么多的高电平线路驱动。

二、单个LED的闪烁

2.1 KEIL文件的建立

具体的keil工程文件创建可以参考[1]中的过程。

2.2 LED的闪烁程序

#include <reg52.h>			 //定义单片机的一些特殊功能寄存器
sbit led=P2^0;				//定义指定LED灯的管脚

void delay(unsigned int i)			//延时函数。unsigned int定义无符号整型，范围0-655535
{
	while(i--);	//i=1时，大约延时10us
}

void main()       //主函数，程序从这里开始执行
{
	while(1)
	{
		led=0;        //0表示低电平，共阳极二极管点亮
		delay(50000); //大约延时450ms
		led=1;        //1表示高电平，LED熄灭
		delay(50000); //大约延时450ms	
	}		
}

2.3 包含/区分/学习知识点

#include<reg52.h>和#include"reg52.h"区别

两者来说区别不大，< >的引用是C51库函数里面的文件，而" "是引用我们自己创建的库函数里面的文件。

while循环函数

while(i<10)
{
	i=i+1;
}

while函数的定义为：执行程序里面的函数文件，即i+1，执行完后判断i是否<10，若小于，继续执行，若大于等于则跳出循环。

DELAY延时函数（掌握和学习）

在单片机中有两种延时方式，一种是软件延时，一种是硬件延时（计时器/计数器）。本知识点主要介绍软件延时函数。

void delay(unsigned int i)
{
	while(i--);	
}

延时函数，i=1时，大约延时10us

图2 STC-ISP生成延时函数

图2所示为STC-ISP自动设置生成延时函数，所使用的晶振为11.0592MHz，以10us为例，自动生成。

void Delay10us()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i;
	_nop_();
	i = 25;
	while (--i);
}

我们发现其中多了_nop_()指令，该指令包含在头文件#include<intrins.h>中，所以我们需要专门调用改文件。_nop_()的作用是产生下一条指令，对于延时很短的，要求在us级的，采用“_nop_”函数，这个函数的作用是使程序执行完成后延时几微秒。nop指令为单周期指令，可由晶振频率算出延时时间，对于12M晶振，延时1us。对于延时比较长的，要求在大于10us，采用C51中的循环语句来实现。对上述闪烁程序变换后可得如下程序。

#include <reg52.h>			 //定义单片机的一些特殊功能寄存器
#include <intrins.h>			 //定义单片机的一些特殊功能寄存器，里面包含_nop_()
sbit led=P2^0;				//定义指定LED灯的管脚

void main()       //主函数，程序从这里开始执行
{
	while(1)
	{
		led=0;        //0表示低电平，共阳极二极管点亮
		_nop_();      
		led=1;        //1表示高电平，LED熄灭
		_nop_();      	
	}		
}

三、LED流水灯的实现

3.1最基础最原始的流水灯实现办法

（1）概念

8个LED灯的定义，以共阳极为例，让某一个灯点亮就是让这个LED灯为低电平。从左到右依次为01111111、10111111、11011111、11101111、11110111、11111011、11111101、11111110。其中1就是高电平、0位低电平，为低电平时LED点亮。

（2）具体程序代码

#include <reg52.h>			 //定义单片机的一些特殊功能寄存器

sbit led1=P2^0;				//定义指定LED灯的管脚
sbit led2=P2^1;
sbit led3=P2^2;
sbit led4=P2^3;
sbit led5=P2^4;
sbit led6=P2^5;
sbit led7=P2^6;
sbit led8=P2^7;

void delay(unsigned int i)			//延时函数。unsigned int定义无符号整型，范围0-655535
{
	while(i--);	//i=1时，大约延时10us
}

void main()       //主函数，程序从这里开始执行
{
	while(1)
	{
		led1=0;        //0表示低电平，led1点亮
		delay(5000); 
		led1=1;        //1表示高电平，led1熄灭
		delay(5000); 	
		led2=0;        //0表示低电平，led2点亮
		delay(5000); 
		led2=1;        //1表示高电平，LED2熄灭
		delay(5000); 	
		led3=0;        //0表示低电平，LED3点亮
		delay(5000); 
		led3=1;        //1表示高电平，LED3熄灭
		delay(5000); 	
		led4=0;        //0表示低电平，LED4点亮
		delay(5000); 
		led4=1;        //1表示高电平，LED4熄灭
		delay(5000); 	
		led5=0;        //0表示低电平，LED5点亮
		delay(5000); 
		led5=1;        //1表示高电平，LED5熄灭
		delay(5000);	
		led6=0;        //0表示低电平，LED6点亮
		delay(5000); 
		led6=1;        //1表示高电平，LED6熄灭
		delay(5000); 
		led7=0;        //0表示低电平，LED7点亮
		delay(5000); 
		led7=1;        //1表示高电平，LED7熄灭
		delay(5000); 	
		led8=0;        //0表示低电平，LED8点亮
		delay(5000); 
		led8=1;        //1表示高电平，LED8熄灭
		delay(5000); 	
	}		
}

最基础最原始的流水灯方式，就是单纯让LED按照顺序依次点亮，从而达到流水灯的效果，看似笨拙、程序繁多，却突出流水灯的思想和原理，为后面库函数、左移右移、数组索引法奠定基础。

3.2 移位法实现LED流水灯

（1）具体程序代码

左循环

#include <reg51.h>

void delay(unsigned int i)   //延时函数
{
    while(i--);
}

void main(void)   //主函数，程序从这里开始执行
 {
     int j;   //引入变量，定义字符
     while(1)
    {
        P2=0xfe;   //即11111110，将8个LED的状态赋值给P2
        delay(50000);
	for(j=0;j<8;j++)  //循环8次，因为有8个LED灯
         {
            P2=P2<<1 | 0x01; //实现程序左移1位，或运算，有1为1，全0为0
            delay(50000);
         }
     }
 }

右循环

#include <reg51.h>

void delay(unsigned int i)   //延时函数
{
    while(i--);
}

void main(void)   //主函数，程序从这里开始执行
 {
     int j;   //定义字符
     while(1)
    {
        P2=0x7f;   //即01111111，将8个LED的状态赋值给P2
        delay(50000);
	for(j=0;j<8;j++)  //循环8次，因为有8个LED灯
         {    
            P2=P2>>1 | 0x80; //实现程序右移1位，或运算，有1为1，全0为0
            delay(50000);
         }
     }
 }

（2）相关知识、逻辑解释

或运算( | )

基本运算规则为： 0|0=0； 0|1=1； 1|0=1； 1|1=1；只要运算中有一个为1，其值为1。

为什么引入j变量？

变量j：为了实现循环，让LED灯依次进行移动，文中实现LED灯左移或者右移8次。

左移<<和右移>>

左移和右移有其固定的形式，如P1<<1，就是让P1往左移动一位，若为P1<<2，就是让P1往左移动两位，依次推算，右移也是如此。

此位移法相对简单基础，存在不定性，可在此基础上增加判断和计时器，精确控制LED流水灯的形式和花样。

3.3 数组法

（1）具体程序代码

#include <reg51.h>

unsigned char LED [8] = {0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; //定义8个LED灯点亮

void delay(unsigned int i)   //延时函数
{
    while(i--);
}

void main(void)   //主函数，程序从这里开始执行
{
     int j;
     for(j=0; j<8; j++) //循环函数，实现流水效果
	 {
		P2 = LED[j];  //赋值给LED端口
		delay(50000);		
		P2 = 0xff;	 // 清屏，使所有LED熄灭 
	 }    
}

（2）相关知识点

数组的定义和表示——类型说明符数组名 [常量表达式]

这是数组最基本的形式，比较固定。其中：

类型说明符：表示变量的长度单元格，常用为char、int、long；因为一般读取数据很少有负数，所以常用无符号整型。

数组名：定义的数组名字，即数组标识符。

常量表达式：表示定义的数组中装有元素的个数，即数组长度。

3.4 库函数法

（1）具体程序代码

#include <reg51.h>
#include <intrins.h>

void delay(unsigned int i)   //延时函数
{
    while(i--);
}

void main()   //主函数，程序从这里开始执行
{
	int i;
	P2 = 0xfe;
	for(i=0;i<7;i++)	 //LED左移一位
		{
			P2=_crol_(P2,1);
			delay(50000); //延时
		}
	for(i=0;i<7;i++)	//LED右移一位
		{
			P2=_cror_(P2,1);
			delay(50000); //延时	
		}		   
}

（2）小修改后代码

#include <reg51.h>
#include <intrins.h>

#define LED P2   //把P2口整体定义为LED，后面可以直接引用

void delay(unsigned int i)   //延时函数
{
    while(i--);
}

void main()   //主函数，程序从这里开始执行
{
	int i;
	LED = 0xfe;
	for(i=0;i<7;i++)	 //LED左移一位
		{
			LED=_crol_(LED,1);
			delay(50000); //延时
		}
	for(i=0;i<7;i++)	//LED右移一位
		{
			LED=_cror_(LED,1);
			delay(50000); //延时	
		}		   
}

（3）相关知识点

移位函数（最快实现流水灯程序）

需要添加#include<intrins.h>库函数，其中_crol_表示左移（字符循环左移），_cror_表示右移（字符循环右移）。具体应用中_crol_(LED,1)表示把LED左移1位（例如：11111110执行完后为11111101），_cror_(LED,2)表示左移2位等（例如：10111111执行完后为11101111）。