【51单片机】点亮第一个LED灯

点亮第一个LED灯

单片机 GPIO 介绍

GPIO 概念

GPIO（general purpose intput output） 是通用输入输出端口的简称，可以通过软件来控制其输入和输出。 51 单片机芯片的 GPIO 引脚与外部设备连接起来，从而实现与外部通讯、控制以及数据采集的功能。不过 GPIO 最简单的应用还属点亮 LED 灯了，只需通过软件控制 GPIO 输出高低电平即可。当然GPIO 还可以作为输入控制，比如在引脚上接入一个按键，通过电平的高低判断按键是否按下。

我所使用的51单片机型号为STC89C52，此芯片共有40 引脚，芯片引脚图如下图所示：
在这里插入图片描述
当然，不是所有引脚都是 GPIO ， 51 单片机引脚可以分为这么几大类：

电源引脚：引脚图中的 VCC、 GND 都属于电源引脚。
晶振引脚：引脚图中的 XTAL1、 XTAL2 都属于晶振引脚。
复位引脚：引脚图中的 RST/VPD 属于复位引脚，不做其他功能使用。
下载引脚： 51 单片机的串口功能引脚（TXD、 RXD）可以作为下载引脚使用
GPIO 引脚：引脚图中带有 Px.x 等字样的均属于 GPIO 引脚。从引脚图可以看出，GPIO 占用了芯片大部分的引脚，共达 32 个，分为了 4 组， P0、 P1、P2、 P3，每组为 8 个 IO，而且在 P3 组中每个 IO 都具备额外功能，只要通过相应的寄存器设置即可配置对应的附加功能，同一时刻，每个引脚只能使用该引脚的一个功能。

GPIO 结构

51 单片机所有 IO 口都是双向的，即可以作为输入也可以作为输出使用。由于 P0 口是漏极开路的，所以要操作 P0 口必须外接上拉电阻，其他P1、 P2、 P3 口都内部自带上拉电阻，可以不加，如果要增强 IO 口驱动能力，可以外接上拉电阻。

LED简介

LED 即发光二极管。它具有单向导电性，通过 5mA 左右电流即可发光，电流越大，其亮度越强，但若电流过大，会烧毁二极管，一般我们控制在 3 mA-20mA之间，通常我们会在 LED 管脚上串联一个电阻，目的就是为了限制通过发光二极管的电流不要太大，因此这些电阻又可以称为“限流电阻” 。

当发光二极管发光时，测量它两端电压约为 1.7V，这个电压又叫做发光二极管的“导通压降” 。下图左右分别为直插式发光二极管和贴片式发光二极管实物图。发光二极管正极又称阳极，负极又称阴极，电流只能从阳极流向阴极。直插式发光二极管长脚为阳极，短脚为阴极。仔细观察贴片式发光二极管正面的一端有彩色标记，通常有标记的一端为阴极。
在这里插入图片描述

软件设计

点亮D1指示灯

本章所要实现的功能是：点亮 D1 发光二极管，即让 P0.0 管脚输出一个低电平。完成后可再控制 D1 指示灯闪烁，即间隔一定时间点亮和熄灭 D1 指示灯。

#include "reg52.h"

sbit led=P2^0;

void main()	
{
	led=0;
	while(1)
	{
	}

}

编译一下，如下图所示：
在这里插入图片描述

可以看到没有错误，也没有警告。从编译信息可以看出，我们的代码占用FLASH 大小为： 19 字节，所用的 SRAM 大小为： 9 个字节（9+0）。这里我们解释一下，编译结果里面的几个数据的意义：

Code：表示程序所占用 FLASH 的大小。
data：数据储存器内部 RAM 占用大小。
xdata：数据储存器外部 RAM 占用大小。

有了这个就可以知道你当前使用的 flash 和 sram 大小了。一定要注意的是程序的大小不是.hex 文件的大小，而是编译后的 Code 和 data 之和。

LED流水灯

#include "reg52.h"
#include<intrins.h>

typedef unsigned int u16;
typedef unsigned char u8;

#define led P2

//延时函数，i=1时，大约延时10us
void delay(u16 i)
{
	while(i--);
}

void main()	
{
	u8 i;
	led=~0x01;//0x01 取反即为 0xFE
	delay(5000);//大约延时450ms
	while(1)
	{
		for(i=0;i<8;i++)
		{
			P2=~(0x01<<i);//将 1 右移 i 位， 然后将结果赋值到 P2 口
			delay(50000);
		}
	}
}

进入 main 函数后，首先 led=~ 0x01，因为 LED 是低电平点亮，所以 0X01 取反后的结果是 0XFE，对应二进制数为 1111 1110，即最低位为 0，因此最开始的 D1指示灯会点亮；然后延时一段时间进入while循环，由于要实现8个LED从D1->D8循环点亮，因此可以使用 for 循环语句循环 8 次，每循环一次，点亮的小灯向右移动一个，即 P2 口输出的低电平要左移一位，因此可以使用 P2=~(0x01<<i);语句实现。 0X01<<i 表示0x01 中的 1 移动移动 i 位。因为1（高电平）不会让LED点亮，需要取反后变为低电平才能点亮，所以最后的结果需要取反后给P2口.

左移_crol_、右移_cror_函数的使用

上面的代码是通过for 循环语句实现移位，但 KEIL C51 软件内也有对应的移位库函数，左移函数是_crol_()，右移函数是_cror_()，这两个函数在在 intrins.h 头文件当中。该移位函数实现的移位功能就相当于一个队列内循环移动，如果是左移，那么最高位就被移到最低位了，次高位变为最高位，依次类推。使用左移、右移函数实现的流水灯操作代码如下：

#include "reg52.h"
#include<intrins.h>

typedef unsigned int u16;
typedef unsigned char u8;

#define led P2

void delay(u16 i)
{
	while(i--);
}


void main()	
{
	u8 i;
	led=~0x01;
	delay(5000);
	while(1)
	{
		for(i=0;i<7;i++)
		{
			led=_crol_(led,1); //将led左移一位
			delay(50000);
		}
		for(i=0;i<7;i++)
		{
			led=_cror_(led,1); //将led右移一位
			delay(50000);
		}
	}

}