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点亮单片机道路的第一盏LED

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 楼主| 发表于 2017-7-11 16:10 | 显示全部楼层 |返回版面||阅读模式
本帖最后由 小电子世界 于 2017-7-12 16:29 编辑

一、乱侃
每个入门单片机的朋友,我想第一个程序几乎都是点亮一颗LED灯了,这同软件工程的“hello world”一样经典,是很简单,但却有着很多回忆,依然记得学习单片机的那段经历,那时经典的8051单片机比如AT89C52要大约8个大洋,电阻电容等等都得自己去买(学校那时没开发实验室),有时为了几颗电阻,几颗LED灯,还得花4元的公交车费跑去电子市场,还特SB,论颗买,然后兴高采烈的各种焊接,各种跳线,还各种烧毁......回想起来都说泪啊!
言归正传,我认为单片机第一个程序是点亮LED的理由有几点:
1、学会用Keil软件建立单片机工程,建立程序文件,软件配置和程序编译。
2、学会分析电路并分析验证。
3、学会用proteus绘制电路原理图,并调试仿真。
4、了解一个小小小小实验的基本流程。
综合以上几点,认真的做好这个实验,对提高学习兴趣,很有必要。
二、什么是LED
LED中文名称叫发光二极管,具体的英文怎么写?衰!我也不会,直接地说,它会发出可见光,常见及常用的有可发红、黄、绿色光的LED灯,在产品中,红色常用来指示系统错误,绿色常用来指示系统正常,黄色常用来警告,根据应用需求的不同,LED灯也各有千秋,如图。

图中有方形,圆形,贴片等LED,颜色也不一样,一般地,发光颜色与灯的外形颜色相同,使用的时候,必须注意几点:
1、引脚判断:本例使用2脚的LED灯,新的LED长的引脚为正极,短的引脚为负极。
2、工作电压:通常为1.2~2.2V
3、工作电流:2mA~20mA
三、如何点亮?
知道LED的基本参数后,就可以根据需求设计电路了,噢!电路?什么是电路?
电路:指的是由电源,导线,用电器,开关组成的回路。(大概这样吧)
那么,点亮LED灯的电路必须包含定义中的部分
1、电源:本例用5V直流电源供电
2、导线:本例用proteus仿真,连线即为导线。
3、用电器:LED灯,当然,还得加电阻。
4、开关:仿真中运行相当于开关。

好了,下面见证LED的成长:
1、计算:参考LED的参数,本例使用M3大的圆形红色LED来演示,它的工作电流取3mA就足够亮,LED的亮度与电流有关;工作电压取2V(实测得的数据), 那么,怎样满足该条件? 电源用5V供电,而LED只需要2V,还剩3V,怎么办?这时,该电阻出场了,电阻是一种能吃电能的家伙,剩余的3V电压就加在它上面,这样就清楚了, Vled = 2V Vr = 3V I = 3mA , 电阻和LED灯应该串联,不解释,这里还差一个参数——电阻值,这时,欧姆定律出场, R = U / I = 3V / 3mA = 1K
2、绘制仿真电路图: 过程就不说了,看图

运行仿真后

加入电流表和电压表,测测数据和计算的是否有偏差

OK,正确。
四、单片机如何控制LED
上图中是给LED灯直接加电压,使之点亮,这种控制方式是靠控制开关的通断使之亮灭,同家庭里的灯是一样一样的,单片机的出现开启了电子设备智能时代,换一种方式,用单片机去控制LED灯的亮灭,而单片机靠执行程序去输出想要的结果,真真正正地把人的思想实现出来。
单片机是数字电路,输出/输入只有高电平1和低电平0之分,通常0~0.4V的电压范围定义为低电平,大于2V定义为高电平,如图是单片机控制LED灯的电路图。

PS:由于是仿真,这里偷懒了,图中省略了时钟电路,电源电路和复位电路
LED灯的负极连接到单片机P1.0口,正极串口电阻R1+5V,这样原理相同的,单片机输出低电平0,使得LED和电阻通路的两端产生电势差,相当于上面图中的“5V电源,从而满足LED灯的参数,点亮LED灯;而当单片机P1.0口输出高电平时,电势差约为0,不满足LED灯亮的要求,此时LED灯熄灭,要达到这样的效果,必须将想法装给单片机,这时程序闪亮登场。
程序编写:用keil新建一个C语言程序工程,代码如下:

运行仿真,可以看到LED灯亮了,具体步骤不多说,网上一大堆

可是,这样好吗?嗯,实验到这步,流程基本走通了,然而这样的程序并没多大意义,当我们需要点亮多颗灯时,需要shit LED1 = ... sbit LED2 = ... 然后再赋值,也许你会说:简单,同时端口赋值嘛, 如 P1 = 0x6D 完事儿,但是,这几颗灯要是都不在一个端口呢?这时还是得一个个端口去定义,去赋值?这样好吗?可能不好,下面的程序案例,将点亮LED灯封装在一个函数里,这个函数仅实现点亮LED灯的逻辑功能,使用时根据硬件连接设置函数参数即可,希望起到抛砖引玉的效果。

运行结果为P1^2P1^7输出低电平,LED灯点亮。

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发表于 2017-7-11 16:20 | 显示全部楼层 |返回版面
感谢楼主分享!
      

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发表于 2017-7-11 17:09 | 显示全部楼层 |返回版面
写的不错
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实习生

发表于 2017-7-13 16:59 | 显示全部楼层 |返回版面
虽然简单,但是基本的流程通了。谢谢分享
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