51单片机教程（六）- LED流水灯

1 项目分析

基于点亮LED灯、LED灯闪烁，扩展到构成最简单、花样流水灯。

2 技术准备

1 流水灯硬件及原理图

流水灯是由多个LED灯组成的

2 C语言知识点

数组

数组声明：长度不可变
- 数据类型数组名称[长度n] // 整数型默认为0，小数型默认为0.0，字符默认为 ‘\0’，字符串默认为：NULL
声明数组并初始化
- 数据类型数组名称[长度n] = {元素1,元素2…元素n};
- 数据类型数组名称[] = {元素1,元素2…元素n};
访问：索引值从0开始
- 数组名称[索引];
数组长度
- sizeof(数组名称) / sizeof(数组名称[0])
修改数组中对应索引值位置的数据
- 数组名称[0] = 元素1;
- 数组名称[1] = 元素2;
- 数组名称[n-1] = 元素n;

遍历数组中的每个数据

for (int i = 0; i <sizeof(array) / sizeof(arr[0]); i++)
{arrray[i]   // 相关操作
}

// 数组的基本使用#include <stdio.h>int main()
{// 数组的定义int score[5];// 数组的初始化(重点)int scores[5] = {34, 55, 67, 88, 19};int score1[] = {34, 55, 67, 88, 19};// 数组的索引：从0开始(重点)printf("%d ", scores[3]);// 数组的索引赋值scores[4] = 99;printf("%d ", scores[4]);// 数组的长度printf("\n长度：%d", sizeof(scores));printf("\n长度：%d", sizeof(scores) / sizeof(scores[0]));// 数组的遍历(重点)int x = 0;for(; x < 5; x++){printf(" %d ", scores[x]);}return 0;
}

3 延时

介绍
- 每条指令都占一定的时间（或者机器周期）的，如果让机器什么都不做，即空指令的话，机器就会延时，然后在计算好每次延时到底有多长，外面套一个循环（或者多重循环），根据想要的延时时间即可计算出来循环的次数，延时函数基本上都是这种原理，它的参数就是用来控制循环次数的。
- 实现延时通常有两种方法：
  1. 硬件延时，要用到定时器/计数器，这种方法可以提高CPU的工作效率，也能做到精确延时；
  2. 软件延时，这种方法主要采用循环体进行。
分类
- 1）硬件延时: 使用定时器/计数器实现精确延时
- 2）软件延时: 软件延时与时间计算
  - 在很多情况下，定时器/计数器经常被用作其他用途，这时候就只能用软件方法延时。
方法
- 短暂延时 nop （intrins.h头文件）
  - 在C51中嵌套汇编程序段实现延时
- 使用示波器确定延时时间
  - 使用反汇编工具计算延时时间

3 项目实现

方式1：常规方法

实验
- 结合多个LED灯实现流水灯效果，每个灯亮灭间隔大约2s

代码

  /*代码实现思路：0 搭建代码框架1 定义8个LED灯的端口2 在while循环中，控制每个LED灯亮灭3 需要设置每个LED灯亮灭的间隔（延迟函数）*/#include <reg52.h>// 宏定义#define uint unsigned int// 1 定义8个LED灯的端口sbit led1 = P1^0;sbit led2 = P1^1;sbit led3 = P1^2;sbit led4 = P1^3;sbit led5 = P1^4;sbit led6 = P1^5;sbit led7 = P1^6;sbit led8 = P1^7;// 函数声明void delay(uint s);void main(){while(1){// 2 在while循环中，控制每个LED灯亮灭led1 = 0;  // led1 亮delay(2);led1 = 1;led2 = 0;delay(2);led2 = 1;led3 = 0;delay(2);led3 = 1;led4 = 0;delay(2);led4 = 1;led5 = 0;delay(2);led5 = 1;led6 = 0;delay(2);led6 = 1;led7 = 0;delay(2);led7 = 1;led8 = 0;delay(2);led8 = 1;}	}void delay(uint s){uint i,j,z;for(z=0;z<s;z++){for(i=0; i<183; i++){for(j=0; j<1000; j++);}}    }

方式2：P1口赋予十六进制

实验
- 结合多个LED灯实现流水灯效果，每个灯亮灭间隔大约2s
分析

代码

/*代码实现思路：0 搭建代码框架1 定义P1的端口2 在while循环中，控制P1的取值3 需要设置P1端口取值后间隔（延迟函数）
*/#include <reg52.h>// 宏定义
#define uint unsigned int// 1 定义P1的端口
#define led P1// 函数声明
void delays(uint s);void main2()
{while(1){// 2 在while循环中，控制P1的取值,集合延迟函数led = 0xfe;  // led1 亮delays(1);led = 0xfd;  // led2 亮delays(1);led = 0xfb;  // led3 亮delays(1);led = 0xf7;  // led4 亮delays(1);led = 0xef;  // led5 亮delays(2);led = 0xdf;  // led6 亮delays(2);led = 0xbf;  // led7 亮delays(2);led = 0x7f;  // led8 亮delays(2);}	
}void delays(uint s)
{uint i,j,z;for(z=0;z<s;z++){for(i=0; i<183; i++){for(j=0; j<1000; j++);}}    
}

方式3：数组存储P1电平值

实验
- 结合多个LED灯实现流水灯效果，每个灯亮灭间隔大约2s

代码

/*代码实现思路：0 搭建代码框架1 定义P1的端口2 定义数组，存储8个P1的值3 在while循环中，再循环获取数组中的值，赋值给P14 需要设置P1端口取值后间隔（延迟函数）
*/#include <reg52.h>// 宏定义
#define uint unsigned int// 1 定义P1的端口
#define led P1// 2 定义数组，存储8个P1的值
uint led_value[] = {0xfe, 0xfd, 0xfb, 0xf7, 0xef, 0xdf, 0xbf, 0x7f};// 3.1 定义变量，用来表示索引值
uint idx;// 函数声明
void delay(uint s);void main()
{while(1){// 3 在while循环中，再循环获取数组中的值，赋值给P1,配合延迟函数for(idx=0; idx < 8; idx++){	led = led_value[idx];  // ledx 亮delay(1);}}	
}void delay(uint s)
{uint i,j,z;for(z=0;z<s;z++){for(i=0; i<183; i++){for(j=0; j<1000; j++);}}    
}

方式4：按位左移 + 取反

实验
- 结合多个LED灯实现流水灯效果，每个灯亮灭间隔大约2s
分析

代码

/*代码实现思路：0 搭建代码框架1 定义P1的端口2 在while循环中，赋值给P1: ~(0x01 < n)3 需要设置P1端口取值后间隔（延迟函数）
*/#include <reg52.h>// 宏定义
#define uint unsigned int// 1 定义P1的端口
#define led P1// 2.1 定义变量，用来表示左移的位数
uint n;// 函数声明
void delay(uint s);void main()
{while(1){// 2 在while循环中，赋值给P1: ~(0x01 < n),配合延迟函数for(n=0; n < 8; n++){	led = ~(0x01 << n);  // ledx 亮delay(2);}}	
}void delay(uint s)
{uint i,j,z;for(z=0;z<s;z++){for(i=0; i<183; i++){for(j=0; j<1000; j++);}}    
}

4 拓展：花样流水灯

花样灯1

实验
- 流水灯：全部亮 + 奇数灯亮 + 偶数灯亮

代码

/*LED定义单个灯：控制1~3个LED   sbit ledx = P1^x;多个灯：控制8个LED     #define LED P1全亮：P1.7 ~ P1.0 对应的端口都为低电平（0），将值写成16进制：0x00 --> 0奇数灯亮（LED1 3 5 7-->P1.0 2 4 6）设置为低电平，写成16进制：0xaa偶数灯亮（LED2 4 6 8-->P1.1 3 5 7）设置为低电平，写成16进制：0x55代码的实现流程1、定义代码的基本结构2、定义P1端口，数组存储P1的值3、在while循环中，遍历数组，并将值赋值给P1，同时设置对应延时
*/#include <reg52.h>
#include <delay.h>#define uint unsigned int// 定义P1端口
#define LED P1// 定义数组存储P1的值
uint values[3] = {0x00, 0xaa, 0x55};void main1()
{uint idx;while(1){for(idx=0; idx<sizeof(values)/sizeof(values[0]); idx++){LED = values[idx];delay(1);}}
}// file: delay.c/*延迟函数：功能：传入指定的值，延迟指定的秒数参数：s 表示当前延迟的秒数返回值：无
*/
void delay(unsigned int s)
{unsigned int x, i, j;for(x=0; x<s; x++){for(i=0; i<183; i++){for(j=0; j<1000; j++);}}
}// file: delay.h
#ifndef __DELAY_H  // if not define 如果没有定义
#define __DELAY_H  // 定义对应头文件// 函数的声明
void delay(unsigned int s);#endif      // 结束判断

 #include<reg52.h>unsigned char code table[] = {0x7f, 0xbf, 0xdf, 0xef,0xf7, 0xfb, 0xfd, 0xfe,0xff, 0xff, 0x00, 0x00,0x55, 0x55, 0xaa, 0xaa};void Delay(unsigned int t); //函数声明/*------------------------------------------------主函数------------------------------------------------*/void main(){unsigned char i;  //定义一个无符号字符型局部变量 i 取值范围 0~255while (1) {       //主循环for (i = 0; i < 16; i++) { //程序循环执行16次，表明表格中有16个元素P1 = table[i];Delay(10000);}}}/*------------------------------------------------延时函数，含有输入参数 unsigned int t，无返回值unsigned int 是定义无符号整形变量，其值的范围是 0~65535------------------------------------------------*/void Delay(unsigned int t){while (--t);}

/*定时器：T1 工作在模式1：65.536ms1s： 50ms * 20    次数 * 机器周期 = 0.05s  次数：50000初值：65536 - 50000代码的实现流程1、定义代码的基本结构2、定义P1端口、记录定时器次数、数组存储P1的值3、在main函数中，定义定时器(1) 设置定时器T1的工作模式1TMOD = 0x10;(2) 设置T1的TH1 TL1的值TH1 = (65536 - 50000) / 256;TL1 = (65536 - 50000) % 256;(3) 打开“开关”EA = 1;  // 打开总开关TR1 = 1;   // 开启定时器T1ET1 = 1;   // 开启定时器T1的外部中断4、定义中断函数void 中断函数名()  interrupt 3{// 4.1 重置TH1 TL1TH1 = (65536 - 50000) / 256;TL1 = (65536 - 50000) % 256;// 4.2 定义变量，记录次数变量++;// 4.3 判断变量是否等于20if(变量==20){// 流水灯逻辑}}*/#include <reg52.h>#define uint unsigned int// 定义P1端口
#define LED P1// 定义记录中断函数执行次数
uint times = 0;// 定义数组存储P1的值
uint p1_value[3] = {0x00, 0xaa, 0x55};// 定义数组的索引
uint index = 0;void main2()
{// (1) 设置定时器T1的工作模式1TMOD = 0x10;// (2) 设置T1的TH1 TL1的值TH1 = (65536 - 50000) / 256;TL1 = (65536 - 50000) % 256;//	(3) 打开“开关”EA = 1;TR1 = 1;ET1 = 1;while(1){}
}// 定时器T1的中断函数
void timer1() interrupt 3
{// 4.1 重置TH1 TL1TH1 = (65536 - 50000) / 256;TL1 = (65536 - 50000) % 256;// 4.2 定义变量，记录次数times++;// 4.3 判断变量是否等于20if(times==20)    // 1s{// 判断index是否越界if(index > 2){index = 0;}// 流水灯逻辑LED = p1_value[index];// times重置times = 0;// 改变indexindex++;}
}

花样灯2

实验
- 每次2个灯左移 + 每次2个灯右移 + 全灭 + 全亮
分析

代码

#include <reg52.h>
#include <delay.h>#define uint unsigned int// 定义P1端口
#define Led P1// 定义存储P1端口值的中间值的变量
uint temp;void main3()
{uint x;while(1){// 左移：Led = 0xfc;temp = 0xfc;for(x=0; x<6; x++){delay(1);temp = temp << 1 | 0x01;Led = temp;}// 右移：Led = temp;for(x=0; x<6; x++){delay(1);temp = temp >> 1 | 0x80;Led = temp;}// 全灭delay(1);Led = 0xff;delay(1);// 全亮Led = 0;delay(1);}
}