单片机应用技术项目教程（C语言版）-项目二 LED循环点亮.ppt

LED循环点亮,教学目的,掌握P0、P1、P2和P3功能及应用技能；掌握内部数据存储器的地址分配及特殊功能寄存器；掌握C语言数据类型、常量和变量；会利用单片机I/O口实现开关控制LED循环点亮和步进电机控制。,LED控制电路,控制八只发光二极管按一定的规律循环点亮,工作过程,P1口接发光二极管（LED）的阴极，P1口的管脚输出低电平时对应的发光二极管点亮。问题：LED采用的是共阴极接法还是共阳极接法？为什么P1口的管脚输出低电平，对应的发光二极管点亮？通过程序按一定的规律向P1口的管脚输出低电平和高电平,控制八只发光二极管循环点亮。问题：程序怎么使P1口的管脚循环输出低电平和高电平？,LED循环点亮功能实现分析,由于LED循环点亮电路的LED是采用共阳极接法，这样我们就可以通过“0”和“1”来控制LED的亮和灭。例如：在P1口输出十六进制数0 xfe（二进制11111110B），D1被点亮。LED循环点亮功能实现过程如下：8个LED全灭，控制码为0 xff；D1点亮，P1口输出0 xfe，取反为0 x01（二进制00000001B），初始控制码为0 x01；D2点亮，P1口输出0 xfd，取反为0 x02（二进制00000010B）,控制码为0 x02；D3点亮，P1口输出0 xfb，取反为0 x04（二进制00000100B）,控制码为0 x04；D8点亮，P1口输出0 x7f，取反为0 x80（二进制10000000B）,控制码为0 x80；重复第二步，这样就可以实现LED循环点亮。,LED控制程序（C语言）,Voidmain()unsignedchari;unsignedchartemp;P1=0 xff;/十六进制全1,熄灭所有LEDwhile(1)temp=0 x01;/第一位为1for(i=0;i8;i+)P1=temp;/temp值取反送P1口Delay();temp=temp1;/temp值左移一位,思考,如何改变循环点亮的方向？,并行I/O端口电路,单片机有4组8位并行I/O端口，称为P0口、P1口、P2口和P3口；每个端口都各有8条I/O口线，每条I/O口线都能独立地用作输入或输出；P0口负载能力为8个TTL门电路，P1口、P2口和P3口负载能力为4个TTL门电路；归入特殊功能寄存器之列，具有字节寻址和位寻址功能。,P0口的结构,由1个数据输出锁存器（D触发器）、2个三态数据输入缓冲器、1个输出控制电路和1个输出驱动电路组成。输出控制电路由1个转换开关MUX、1个与门及1个非门组成；输出驱动电路由一对场效应管(V1和V2)组成，其工作状态受输出控制端的控制。P0口有两种功能通用I/O口地址/数据分时复用总线,P0口作通用I/O口使用,作为通用的I/O口使用时，内部的控制信号为低电平，封锁与门，将输出驱动电路的上拉场效应管（V1）截止，同时使多路转接电路MUX接通锁存器Q端的输出通路。,注意,当P0口进行一般的I/O输出时，由于输出电路是漏极开路电路，因此必须外接上拉电阻才能有高电平输出；当P0口进行一般的I/O输入时，必须先向电路中的锁存器写入“1”，使场效应管（V2）截止，以避免锁存器为“0”状态时对引脚读入的干扰，因为如果V2管是导通的，不论P0.X引脚上的状态如何，输入都会是低电平，将导致输入错误。,P0口作地址/数据分时复用总线使用,当输出地址或数据时，由内部发出控制信号，打开上面的与门，并使多路转接电路MUX将内部地址/数据线与驱动场效应管（V2）接通。若地址/数据线为1，则V1导通，V2截止，P0口输出为1；反之V1截止，V2导通，P0口输出为0。而当输入数据时，读引脚使三态数据输入缓冲器打开，数据信号则直接从引脚通过数据输入缓冲器进入内部总线。,P1口的结构,P1口通常作为通用I/O口使用的，在电路结构上与P0口有一些不同之处：首先它不再需要多路转接电路MUX；其次是电路的内部有上拉电阻，与场效应管共同组成输出驱动电路。,P1口工作过程,当作为输出口时，1写入锁存器，Q(非)=0，场效应管截止，内部上拉电阻将电位拉至“1”，此时该口输出为1，当0写入锁存器，Q(非)=1,场效应管导通，输出则为0。当作为输入口时，必须先向锁存器写1，Q(非)=0，场效应管截止，此时该位既可以把外部电路拉成低电平，也可由内部上拉电阻拉成高电平。,P2口的结构,它由一个数据输出锁存器（D触发器）、两个三态数据输入缓冲器、一个转换开关MUX、一个数据输出驱动电路和控制电路组成。,P3口,当作为I/O使用时，第二功能信号引线应保持高电平，与非门开通，以维持从锁存器到输出端数据输出通路的畅通。当输出第二功能信号时，该位的锁存器应置“1”，使与非门对第二功能信号的输出是畅通的，从而实现第二功能信号的输出。,【技能训练2-1】P0口外接上拉电阻,本电路设计和模块三LED循环点亮电路基本一样，差别是：使用了排阻、P0口接LED的阴极以及在P0口和LED阴极之间外接了上拉电阻,排阻,八个电阻的功能是完全一样的，加工到一个器件里面，这个器件通常称之为排阻。为了在电路板上占很小的地方，方便安装和生产，在电路设计时常常选择排阻。PR1和PR2都是排阻，阻值分别为4.7K*8和220*8。PR1排阻是上拉电阻，其功能是在这个引脚没有信号的时候，起到电位上拉的作用。PR2和普通的电阻用途没有任何不同，在这里面起到限流作用，使通过LED的电流被限制在十几个毫安左右。,AT89C51内存空间,内部程序存储器（FLASH）4K字节外部程序存储器（ROM）64K字节内部数据存储器（RAM）256字节外部数据存储器（RAM）64K字节,低128个字节,寄存器区（单元地址为00H1FH）共有4组寄存器，每组8个寄存单元，各组都以R0R7作寄存单元编号。位寻址区（单元地址为20H2FH）既可作为一般RAM单元使用，进行字节操作，也可以对单元中每一位进行位操作。用户区（单元地址为30H7FH）供用户使用的一般RAM区，没有任何规定或限制，一般应用中常把堆栈开辟在此区中。,高128个字节,高128单元是供给专用寄存器使用的，也称为特殊功能寄存器，单元地址为80HFFH。,特殊功能寄存器位地址空间,复位后内部各寄存器的数据值,PSW程序状态字,用于存放程序运行中的各种状态信息。CY（PSW.7）：高位进位标志位。常用“C”表示。AC（PSW.6）：辅助进位标志位。F0（PSW.5）：用户标志位。RS1（PSW.4）：寄存器组选择位1。RS0（PSW.3）：寄存器组选择位0。OV（PSW.2）：溢出标志位。（PSW.1）：保留位，无定义。P（PSW.0）：奇偶校验位，若累加器（A）中的“1”的位个数是奇数个则P1，偶数个则P0。,寄存器组的选择,ACC累加器,8位寄存器，是最常用的专用寄存器，功能较多，地位重要。既可用于存放操作数，也可用来存放运算的中间结果。MCS-51单片机中大部分单操作数指令的操作数就取自累加器，许多双操作数指令中的一个操作数也取自累加器。,B寄存器,B寄存器是一个8位寄存器，主要用于乘除运算。乘法运算时，B存乘数。乘法操作后，乘积的高8位存于B中。除法运算时，B存除数。除法操作后，余数存于B中。此外，B寄存器也可作为一般数据寄存器使用。,PC程序计数器,作用是控制程序的执行顺序。其内容为将要执行指令的地址，寻址范围达64KB。PC有自动加1功能，从而实现程序的顺序执行。PC没有地址，是不可寻址的，因此用户无法对它进行读写，但可以通过转移、调用、返回等指令改变其内容，以实现程序的转移。地址不在SFR（专用寄存器）之内，一般不计作专用寄存器。,DPTR数据指针,数据指针为16位寄存器。编程时，DPTR既可以按16位寄存器使用，也可以按两个8位寄存器分开使用，即：DPH：DPTR高位字节DPLDPTR低位字节,SP堆栈指针,堆栈是一个特殊的存储区，用来暂存数据和地址，它是按“先进后出”的原则存取数据的。堆栈共有两种操作：进栈和出栈。问题：复位后，SP的值是多少？为什么，堆栈通常设在用户区(30H7FH)？,中断源向量地址,“头文件包含”处理,所谓“头文件”是指一个文件将另外一个文件的内容全部包含进来。头文件一般在C:KELLC51INC下，INC文件夹里面有不少头文件，并且里面还有很多以公司分类的文件夹，里面也都是相关产品的头文件。在单片机中用C语言编程时，往往第一行就是头文件或者其它的自定义头文件。特殊功能寄存器在AT89X52.H中定义符号P1_0表示P1.0引脚,程序存储器,程序存储器是用于存放用户程序、数据和表格等。它是以程序计数器PC作为地址指针，MCS-51的程序计数器PC是16位的，所以MCS-51具有64KB程序存储器寻址空间。对于内部无ROM的8031单片机，它的程序存储器必须外接，空间地址为64kB，此时单片机的EA端必须接地，强制CPU从外部程序存储器读取程序。对于内部有ROM的单片机，正常运行时，则需接高电平，使CPU先从内部的程序存储中读取程序，当PC值超过内部ROM的容量时，才会转向外部的程序存储器读取程序。,MCS-51ROM配置图,当EA=1时，程序从内部ROM开始执行，当PC值超过内部ROM容量时会自动转向外部ROM空间。当EA=0时，程序从外部存储器开始执行。51子系列ROM配置图52子系列ROM配置图,具有特殊功能的地址,启动地址单片机启动复位后，程序计数器的内容为0000H，所以系统必须从0000H单元开始执行程序。因而0000H是启动地址，也称为系统程序的复位入口地址。中断服务程序入口地址是专门用于存放中断服务程序的地址单元，中断响应后，按中断的类型，自动转到各自的入口地址去执行程序。,工作模块4开关控制LED循环点亮,用P3.0作输入接开关SW，P1口作输出接8个LED，通过开关SW控制LED循环点亮。开关SW打开，LED循环点亮，开关SW合上，LED停止循环点亮。,开关控制LED循环点亮程序,#include/包含AT89X52.H头文件sbitSW=P30;/定义SW是P3.0位对应的变量名voidmain()unsignedchari;unsignedchartemp;P1=0 xff;/十六进制全1,熄灭所有LEDwhile(1)temp=0 x01;/第一位为1for(i=0;i8;i+)while(SW!=0);P1=temp;/temp值取反送P1口Delay();temp=temp0;delay-)for(i=0;i124;i+);,voidmain()while(1)P1=0 x03;/A、B绕组励磁mDelay(50);P1=0 x06;/B、C绕组励磁mDelay(50);P1=0 x0C;/C、D绕组励磁mDelay(50);P1=0 x09;/D、A绕组励磁mDelay(50);,技能拓展ULN2003A驱动器应用,在电子电路应用上,大多要求具有大电流输出的能力，以便驱动各种类型的负载，驱动电路是电子设备输出电路中一个重要的组成部分。在大型仪器系统中，经常要用到伺服马达、步进马达、各种电磁阀等驱动电压高和功率较大的组件。因此，像这种ULN2000和ULN2800等高电压、大电流的达灵顿晶体管数组的产品就被开发出来，从而控制大功率组件。由于这类组件功能强大、应用范围广。UN2000系列能够同时驱动7组负载，向ULN2800系列则能够同时驱动8组负载。,ULN2003A特点,一般市面上较为常见的是ULN2003A。ULN2003A组件是一个高电压、大电流的达灵顿对数组，其中包含7个具备共射极的开集极达灵顿对。ULN2003A具有以下特点：电流增益高(大于1000mA)；带负载能力强(输出电流大干500mA)；温度范围宽(-40o85o)；工作电压高(大于50V)。,ULN2003A