单片机C51之1：流水灯

前言：51系列单片机硬件驱动

入门基础

流水灯是第一个单片机程序，或者说是最简单的单片机程序，但是里面蕴含了一个最基本的原理：用数据直接控制外设，小小的led灯即是数据的最直接体现。

1.C语言移位指令实现连续点亮；

2.C51库函数实现循环点亮；

3.万能方法---硬写入数值并延时；

4.C语言掩码实现连续点亮；

5.C语言实现循环点亮

6.连续亮灭

实验准备：

实验板P1口连接8个led小灯的阴极，共阳极接法，有限流电阻10kΩ。图略

1.C语言移位指令实现连续点亮

#include<reg52.h>
typedef unsigned int u16;    //typedef定义数据类型
void delay(u16 i);int main(void)                //主函数
{int j;while(1){for(j=0;j<7;j++){P1=0xfe<<j;delay(50000);}}}void delay(u16 i)            //延时函数
{while(i--);
}

说明：把输出口赋值和移位指令放一起，每次都从头开始。

效果：点亮第一个led；点亮1，2号led；点亮1，2，3号led。。。依次进行，每次延时约0.5ms

自动循环点亮。

2.C51库函数实现循环点亮

#include<reg52.h>            //添加库函数支持，可以调用左循环移位函数_crol_
#include<intrins.h>            //因为要用到左右移函数，所以加入这个头文?
typedef unsigned int u16;
void delay(u16 i);void delay(u16 i)
{while(i--);
}int main(void)
{int j;P1=0xfe;delay(50000);                //给初值添加延时，不然只闪一下while(1){for(j=0;j<7;j++)        //循环移位，和j值已经无关{P1=_crol_(P1,1);    //循环移位delay(50000);}}}

说明：每次延时后只点亮一个led灯，依次是1号led，2号led。。。。和方法1有区别

3.万能方法---硬写入数值并延时

#include<reg52.h>
typedef unsigned int u16;
void delay(u16 i);void delay(u16 i)
{while(i--);
}int main(void)
{P1=0xfe;delay(50000);P1=0xfd;delay(50000);P1=0xfb;delay(50000);P1=0xf7;delay(50000);P1=0xef;delay(50000);P1=0xdf;delay(50000);P1=0xbf;delay(50000);P1=0x7f;delay(50000);while(1);
}

说明：这种办法当然看起来最笨拙了。但是您有没有发现，不管你想让灯亮几个，用什么顺序亮，都可以用这个最笨拙的办法去实现(如果想不到移位循环什么的)。为什么要写得这么麻烦，原因有二，一是因为突出了单片机的核心思想，给端口一个1或者0，就会按照人的思路去走。二是因为看见有个同学在问，怎么让流水灯从外侧向内侧亮，如果把main()函数改一改就会有所发现了

int main(void)
{P1=0x7e;delay(50000);P1=0xbd;delay(50000);P1=0xdb;delay(50000);P1=0xe7;delay(50000);P1=0xdb;delay(50000);P1=0xbd;delay(50000);
}

是不是想玩什么花样的led灯,都能写出来(虽然很麻烦。。。)

4.C语言掩码实现连续点亮

#include<reg52.h>
typedef unsigned int u16;
void delay(u16 i);int main(void)
{int j;while(1){for(j=0;j<7;j++){P1&=~(1<<j);delay(50000);}P1=0xfe;}}void delay(u16 i)
{while(i--);
}

说明：和方法1含义一样，用掩码给字节写入数据，是典型的C语言方法。

led流水灯是51单片机的起点，从这里认识到通过数据操作控制硬件的概念

5.C语言实现循环点亮

int main(void)     //C语言自身的循环移位
{P1=0xfe;delay(50000);while(1){P1=P1<<1|P1>>7;     //位或符号不是序列点，P1中途不发生变化delay(50000);}
}

6.连续亮灭

方法1的加强版，反复的移位实现不同效果

#include<reg52.h>
typedef unsigned int u16;
void delay(u16 i);void delay(u16 i)
{while(i--);
}int main(void)
{int j;while(1){for(j=0;j<8;j++){P1=0xfe<<j;delay(50000);}for(j=0;j<8;j++){P1|=0x80>>j;delay(50000);}}
}

--------------------2022.3.20update-------------------------------------------------------------------------------------

抽象1：流水灯的实现包括写入数值和延时两个方面(方法3是最直接体现)，要实现灯光移动的视觉效果，则加上移位。为什么要这样解释到最细，显得啰嗦，因为对初学编程的人来说，能像搭积木一样理解程序，会比较友好。比如P1=0xfe<<j;表示写入数值，外面加上for(j=0;j<8;j++)表示移位，或者写成

 while(1){P1=0xfe;delay(50000);for(j=1;j<=7;j++){P1=0xfe<<j;delay(50000);}for(j=0;j<8;j++){P1|=0x80>>j;delay(50000);}}

更直观，赋值，移位，延时一目了然。会写了之后，改成下面那段代码更简洁。

抽象2：流水灯效果常通过移位来实现。移位写法不同，效果不同。

一.其中‘连续亮起’的含义是每次写入0或者1(由led灯接法确定，本例共阳极接法写入0)，并且移动1位(或n位)。具体代码由循环(for循环或者while循环都可以)加每次移动1位(或n位)完成。这种方法每次给出的初值是确定的，例如移动1位初值是0xfe和0x80。以上述方法5为例，如果main函数改成

int main(void)
{int j;while(1){for(j=0;j<8;j+=2){P1=0xfc<<j;delay(50000);}for(j=0;j<8;j+=2){P1=0xc0>>j;delay(50000);}}
}

可以发现如果每次移动2位，初值需要修改成0xfc和0xc0。

循环灭led灯有一个小bug，修改如下：

int main(void)
{int j;while(1){for(j=0;j<8;j+=2){P1=0xfc<<j;delay(50000);}for(j=0;j<8;j+=2){P1|=0xc0>>j;        //修改后达到逐渐灭灯的效果delay(50000);}}
}

产生的原因：右移时补0或者补1是有可能不同的，如果需要逐渐灭灯的目的，需要持续写入1，所以做了修改，前面的代码做了相应修改。

二.“循环点亮”的含义是每次只有一个灯的亮灭发生变化，用循环移位实现，本例中对应方法2，直接调用库函数。（C语言也可以写循环移位，但俺写了以后没成功实现）。因为直接参加循环移位，所以可能把初状态单独列出来写并延时。

另：谈到C语言的移位，在后面的接收字节数据和发送字节数据中也常常用到，被称为“移位或”。在硬件通信中，最基本的单位是“位”，而对于计算机来说，最基本的单位是“字节”。所以需要将位整合成字节实现通信。思路是接收变量所在的字节移动1位(左移或右移根据情况而定)，与将要接收或发送的位相或，外部加循环(for和while都可以)8次，得到一个字节。具体代码见后续

-----------------------------------------------------------2022.4.6Update------------------------------------------------

再次发现用C语言移位指令实现连续移位最方便，下面第j位

形如： P1&=~(1<<j); //写0

P1|=1<<j; //写1

加上循环指令，则可以实现连续写入。

一个一个写入的，就用循环移位指令