51单片机之LED篇（一）

本文所用的单片机是普中51A2套件

一、LED介绍

1.1 结构

LED灯，即发光二极管，是一种固态的半导体器件，其核心是一个PN结。LED灯的结构相对简单，主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。

1.2 发光原理

LED灯的发光原理基于半导体材料的特性。当给LED的PN结加上正向电压时，由于PN结的内建电场作用，N区的电子会被推向P区，在P区与空穴复合，同时P区的空穴也会被推向N区，在N区与电子复合。这一过程中，电子和空穴的复合会释放出能量，这些能量以光子的形式发出，从而实现了LED的发光。

具体来说，LED的发光过程包括以下几个步骤：

载流子注入：在外加电压的作用下，电子从N区注入P区，空穴从P区注入N区。
载流子复合：注入的电子和空穴在PN结附近复合，形成电子-空穴对。
能量释放：电子-空穴对复合时，会以光子的形式释放出能量，这些光子的波长决定了LED发出的光的颜色。

1.3 封装

LED灯的封装方式多种多样，常见的封装方式包括DIP（双列直插式封装）、SMD（表面贴装式封装）和COB（板上芯片封装）等。这些封装方式各有特点，适用于不同的应用场景。

DIP封装：DIP封装是最早的LED封装方式之一，其特点是将LED芯片封装在一个具有两个长引脚的塑料或金属外壳中，可以直接插入到电路板的孔洞中。DIP封装的LED灯具有安装方便、成本低廉等优点，但体积较大，不适合高密度集成。
SMD封装：SMD封装是一种表面贴装式封装方式，其特点是将LED芯片直接封装在一个微小的金属或塑料基板上，并通过引脚或焊盘与电路板连接。SMD封装的LED灯具有体积小、重量轻、亮度高、散热性能好等优点，广泛应用于手机、显示器、照明等领域。
COB封装：COB封装是一种将多个LED芯片直接封装在一个小型电路板上的封装方式。与DIP和SMD封装相比，COB封装具有更高的发光效率和更好的光均匀性，适用于大功率照明和背光显示等领域。

1.4 使用

下面是LED的电路符号，左边是阳极，右边是阴极。

LED具有单向导电性，阳极接正电压，阴极接负电压或接地时LED点亮。

二、原理图

下图为开发板上LED模块的电路图，如图所示，8个LED灯阳极接入VCC，阴极各接入一个电阻，此处的电阻起到的作用是限流，防止通路上的电流过大而烧毁LED，在电阻的右端，分别连接P20-P27接口。

在原理图的单片机核心部分，我们可以看到上述的P20-P27端，与单片机的P2.0-P2.7连接。

通过分析电路硬件图以及原理图，我们得到相应的操作，要是LED（以D1为例）发亮只要使得阴极处于低电平就能够点亮。那么现在的目标就是使P2.0端口输出低电平即可，将问题转化为控制单片机引脚输出高低电平的问题。

在单片机中，CPU通过控制相关寄存器，寄存器通过驱动器来控制某个端子的高低电平，这也就是说，我们只要配置相应的CPU寄存器（P2寄存器）来实现我们的功能。

P2寄存器是一个八位寄存器，每个位分别控制一个LED灯，当某个位为0时（低电平）相应的LED灯就会发亮。也就是说当P2寄存器为1111 1110时D1点亮。

三、点亮任意一个LED灯

3.1 代码示例

以点亮D1为例，只需使P2寄存器的为1111 1110即可，用十六进制表示为0xfe

#include <REGX52.H>

void main()
{
	P2=0xfe;//1111 1110
	while(1)
	{
		
    }
}

3.2 实验现象

四、LED灯闪烁

4.1 代码示例

使D1亮点一会儿，熄灭一会儿。其中的Delay500ms是通过STC-ISP设置相关参数得来的

#include <REGX52.H>
#include<INTRINS.H>

void Delay500ms(void)	//@12.000MHz
{
	unsigned char data i, j, k;

	_nop_();
	i = 4;
	j = 205;
	k = 187;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

void main()
{
	while(1)
	{
		P2=0xfe;  //1111 1110
		Delay500ms();  //ÑÓÊ±500ms
		P2=0xff;     //1111 1111
		Delay500ms();  
  }
}

4.2 实验现象

led闪烁

五、流水灯

5.1 for循环实现

实现左到右依次点亮

#include <REGX52.H>
#include<INTRINS.H>
typedef unsigned char u8;

void Delay500ms(void)	//@12.000MHz
{
	u8 i, j, k;

	_nop_();
	i = 4;
	j = 205;
	k = 187;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}


void main()
{
	u8 i=0;
	while(1)
	{
		for(i=0;i<8;i++)
		{
			P2=~(0x01<<i);  //i=0,D1亮
			Delay500ms();
    }
  }
}

其中值得注意的是这行代码P2=~(0x01<<i) 由于<<会使移丢的低位补0，所以采用~，可以自己例举一下就能明白了

流水灯1

5.2 左移和右移库函数实现

用左移能够实现从左到右依次点亮，右移函数能从右到左点亮

#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
typedef char u8;

void Delay500ms(void)	//@12.000MHz
{
	u8 i, j, k;

	_nop_();
	i = 4;
	j = 205;
	k = 187;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

void main()
{
	u8 i;
	P2=0xfe;
	Delay500ms();
	while(1)
	{
		for(i=0;i<7;i++)
		{
			P2=_crol_(P2,1);
			Delay500ms();
    }
		for(i=0;i<7;i++)
		{
			P2=_cror_(P2,1);
			Delay500ms();
    }
  }
}

流水灯2

标签：P2,封装,--,void,51,单片机,while,LED
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