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通过前几章，我们组建了我们自己的小单片系统，学会了编程烧写的方法，那么如何用它去控制LED呢，缘缘先带你去串串门，认识认识那此单片内的小空间吧： 一、了解单片内部结构，为后面编程控制打基础：
锁存器是干什么的呢，广义上讲，就是可以定义数值，并写入数值的一种存储器，打个比方，就是咱们的U盘，我们往里面复制一首歌，这个歌就会一直存在，相当于被锁存了，当我们不要这首歌时，我们就会删除它，从某种意义上讲，这时，锁存器也改变了状态。 那么每个锁存器是怎么回事呢，如下图：
那么怎么去控制他们呢，这里，我们记住一个概念，即在数字电路中，高电平是1，低电平是0，假设我们上面一个开关是这样的，也就是在没有定义的时候，它们是断开的：
关于P0口接上拉电阻的解释：(可要记下哦） P0口作为I/O口输出的时候时，输出低电平为0输出高电平为高组态(并非5V，相当于悬空状态，也就是说P0口不能真正的输出高电平)。给所接的负载提供电流，因此必须接上拉电阻(一电阻连接到VCC)，由电源通过这个上拉电阻给负载提供电流。P0作输入时不需要上拉电阻，但要先置1。因为P0口作一般I/O口时上拉场效应管一直截止，所以如果不置1，下拉场效应管会导通，永远只能读到0。因此在输入前置1，使下拉场效应管截止，端口会处于高阻浮空状态，才可以正确读入数据。 由于P0口内部没有上拉电阻，是开漏的，不管它的驱动能力多大，相当于它是没有电源的，需要外部的电路提供，绝大多数情况下P0口是必需加上拉电阻的。 1.一般51单片机的P0口在作为地址/数据复用时不接上拉电阻。 2.作为一般的I/O口时用时，由于内部没有上拉电阻，故要接上上拉电阻!! 3.当p0口用来驱动PNP管子的时候，就不需要上拉电阻，因为此时的低电平有效; 4.当P0口用来驱动NPN管子的时候，就需要上拉电阻的，因为此时只有当P0为1时候，才能够使后级端导通。简单一点说就是它要驱动LCD显示屏显示就必须要有电源驱动，否则亮不了，而恰好P0口没有电源，所以就要外接电源，接上电阻是起到限流的作用;如果接P1、P2、P3端口就不用外接电源和电阻了。 P0口是开漏的，不管它的驱动能力多大，相当于它是没有电源的，需要外部的电路提供，绝大多数情况下P0口是必需加上拉电阻的;5、51单片机的P0口用作数据和地址总线时不必加上拉电阻。 有些IC的驱动能力并不强，如果P0口作为输入而加了不必要的上拉，有可能驱动IC无法将其拉回到低电平，从而使输入失败! 如果是驱动led，那么用1K左右的就行了。如果希望亮度大一些，电阻可减小，最小不要小于200欧姆，否则电流太大;如果希望亮度小一些，电阻可增大，增加到多少呢，主要看亮度情况，以亮度合适为准，一般来说超过3K以上时，亮度就很弱了，但是对于超高亮度的LED，有时候电阻为10K时觉得亮度还能够用。通常就用1k的。对于驱动光耦合器，如果是高电位有效，即耦合器输入端接端口和地之间，那么和LED的情况是一样的;如果是低电位有效，即耦合器输入端接端口和VCC之间，那么除了要串接一个1——4.7k之间的电阻以外，同时上拉电阻的阻值就可以用的特别大，用100k——500K之间的都行，当然用10K的也可以，但是考虑到省电问题，没有必要用那么小的。 对于驱动晶体管，又分为PNP和NPN管两种情况：对于NPN，毫无疑问NPN管是高电平有效的，因此上拉电阻的阻值用2K——20K之间的，具体的大小还要看晶体管的集电极接的是什么负载，对于LED类负载，由于发管电流很小，因此上拉电阻的阻值可以用20k的，但是对于管子的集电极为继电器负载时，由于集电极电流大，因此上拉电阻的阻值最好不要大于4.7K，有时候甚至用2K的。对于PNP管，毫无疑问PNP管是低电平有效的，因此上拉电阻的阻值用100K以上的就行了，且管子的基极必须串接一个1——10K的电阻，阻值的大小要看管子集电极的负载是什么，对于LED类负载，由于发光电流很小，因此基极串接的电阻的阻值可以用20k的，但是对于管子的集电极为继电器负载时，由于集电极电流大，因此基极电阻的阻值最好不要大于4.7K。 对于驱动TTL集成电路，上拉电阻的阻值要用1——10K之间的，有时候电阻太大的话是拉不起来的，因此用的阻值较小。但是对于CMOS集成电路，上拉电阻的阻值就可以用的很大，一般不小于20K，我通常用100K的，实际上对于CMOS电路，上拉电阻的阻值用1M的也是可以的，但是要注意上拉电阻的阻值太大的时候，容易产生干扰，尤其是线路板的线条很长的时候，这种干扰更严重，这种情况下上拉电阻不宜过大，一般要小于100K，有时候甚至小于10K。 根据以上分析，上拉电阻的阻值的选取是有很多讲究的，不能乱用。 想信通过以上的说明，你对单片机有了更深一层的了解了，那么，我们就对它进行控制吧！ 二、编写程序，让梦想从此实现，实战LED： 以下内容有二进制转换，单位的换算，C语言基本函数，C语言数值类型，这些缘缘都在开头就讲过了，不懂的可以看看缘缘本系列的第一篇帖子：http://toutiao.com/i6272853945505284610/ 先看看原理图，就是有8个LED共同接在正极上： 那么，再看看我们的P口是怎么回事： 那么，再看看我们的P口是怎么回事：
注意，所以的P口在定义管脚是从0开始的，可不要记错了哦 为了方便实验，我们就用P0口的那8个端口去操作这8个LED，P0口就是上节我们焊了电阻的那一部分： 1、先点亮第一个二极管 我们先看看P0口的如何去控制这个LED吧:
首先，为了定义是上面那种管脚的类型，我们先写入头文件，什么是头文件呢？头文件作为一种包含功能函数、数据接口声明的载体文件，主要用于保存程序的声明，而定义文件用于保存程序的实现 ，是不是很难理解呢，那就教你个方法，相当于头文件就是个称呼，比如，你称呼缘缘，缘缘我就知道你在叫缘缘了，所以，在51单片系统中，头文件就是定义了51单片机的存储类型，端口状态，功能结构与数据使用类型，只要是与51单片有关系的，都会在头文件中体现，那么如何在Keil文件中体现呢，我们用如下的方法进行： #include < reg52.h=""> 怎么样，简单吧，你只要写上这一句，关于单片内部的部分就不用管了，接下来我们写上这么两句话： #define uchar unsigned char #define uint unsigned int 这两句话的意思就是把unsigned char这种类型的数值用uchar这种名字替代，这样是为了方便写些，对于咱们英文不好的小白们来说，这绝对是一个值得称赞的好注意，写完了这两个，我们要操作的是P0锁存器的第一根端口，即P0.0，我们现在就把它定义一下吧，用一个名字替代它： sbit D=P0^0;(这里的D是个名称的意思，如果不嫌麻烦，当然也可以写成缘缘的拼音的，因为C语言中不执行汉字，所以就只能写拼音了，亲们，以后记着哦） 那么，到这里，我们先说下上面的define与这里的sbit的区别： define是泛指，即在程序中出现的与此相关的全部的都是这个类型，主要指数值类型，其意义是宏定义，而sbit是指特指，也就是针对某一个，在程序中常用于定义端口。 到现在，我们基本上明确了这些，我们就把上面的内容汇总到一起，这里记住C语言的几个特点： 1、所有的标点符号全是英文的，如果你在后面弄个中文的标点符号，这肯定编译不过去。 2、用于注释时，即不让这句话在程序中执行时，可以前面打上英文的//，如果要注解一段内容，方法是在最前面写上英文符号/*，后面写上*/。 3、在所有的程序中，只包含一个主程序，也就是main()函数，其写法是： void main() { 内容 } 4，一个大括号算是一个完整的程序，常写在函数的后边，里面会包含若干个子程序，也是有大号的哦，意思是会执行其中的内容。 5、一条单独的程序在结束时，以英文符号;结尾，含大括号的除外。 讲了这么多，是不是想写个真正控制LED的程序，那好，跟我一起来吧： #include < reg52.h="">//有写< reg51.h="">,其效果是一样的 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit D=P0^0； void main() { D=0; } 现在我们完成了程序的书写，我们编译下吧，看看，有错误吗，没有，对吧，那好吧，用前面教的方法烧录进去吧，是不是奇迹出现了，这时，你觉得单片机难吗，不难对吗？这可不是我说的 2、分别依次点亮其它的二极管 我们即然能把一个LED点亮，当然其它的就不在话下了，我们只对上面的程序做一个小小的改动就行了，也就是更改sbit D=P0^0；最后面的这个数字，假设我们让第二个亮，就改成sbit D=P0^1，怎么样，简单吧，亲们，自己试试，把其它的都点亮吧！ 3、点亮某几个二极管 只要能点亮一个LED，那么剩下就不是问题了，于是我们再多于定义几个不就行了，假高我要点亮1，3，5，7该怎么做呢，跟着缘缘一起写起来吧： #include < reg52.h=""> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit D1=P0^0； sbit D2=P0^2； sbit D3=P0^4； sbit D4=P0^6； void main() { D1=D2=D3=D4=0; } 4、总线法点亮 总线是什么意思呢，亲们，看看这个说明吧：
#include < reg52.h=""> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int void main() { P0=0xfc; } 好了，那么亲们，发挥你的想像吧，自己乱定义几个，让灯亮吧！ 5、延时讲解 以下的延时都会用到一个知识点，就是机器周期，也就是单片机在处理一个数值时用的时间，比如，让它加一下，也就是加个1，那么它就会费一个机器周期的时间去处理这个事情，那么如何去算呢，一个机器周期是晶震的12分频，那么，如果我们用12M的晶震的话，换算的机器周期就是12（晶震）×1/12＝1US，为什么这么算呢，因为12M晶震的的意思是在1秒的时间内跳动了12000000次，（那么这个数是多少呢，自己算算吧，缘缘很懒的，就猜了下，是12M（兆）吧！）那么晶震每跳12下，这个单片机就会处理一个事务，所以在1秒内就会处理1000000，那么1次是多少呢，我们就用前面学过的公式进行转换吧，我们知道1S=1000MS，那么1000000次/1000=1000次，也就是说在1MS内，单片机执行了1000次，通过MS的转换得知1MS=1000US，那么1000次/1000就成变成了1次了，所以我们得出一个结论，就是单片机执行一次任务的时间是1US。（这是为了方便计算用的是12M的晶震，如果是其它的晶震，就不是这个值了，但算法是一样的。） 为了方便计算，以下延时按12M晶震计算： 对于延时，常用的有While循环法延时法，for嵌套延时法，中断延时法，还有IF延时法，下面我们分别去看看： ⑴while循环法： While循环是单片程序中经常用到的一个程序，它的书写规则是： while(表达式) ｛ 执行内容 ｝ 一般地，在延时程序中时，没有用到后面的执行程序，所以通常的写法是： a=50000; while(a--); 是什么意思呢，就是先让a等于一个数，这个数是很大的，原因后面会有说明，当然，这个a要在前面定义的，然后进入while循环中，在while中，1表示真，0表示假，所以，当while后面括号内的数值变成0时，就会跳出这个循环，那么，当a=50000的时候，要在while中减上多少次才能跳出循环呢，答案就是50000次，我们说过机器在处理一次数值，即执行a减一下，就是-1的过程中，会占用1个机器周期，即1US，那么执行50000次是不是就是50000*1，就等于50000US，那么换算成毫秒是多少呢，就是50000/1000=50MS（毫秒），再换算成秒是多少呢，即50/1000=0.05秒，所以，如果在程序中加入这个的话，就会延时0.05秒，如果再想定得短了就让a的值小一些，想改得大一点了，就让a的值大一些，但有点要注意，因为单片机内部空间决定，只能处理65535这么大的数，超过这个数，将先减掉65535，用减剩下的数去赋值，亲们，可不要弄错哦。 那么，我们有没有让它再延长一下呢，这个很好办的，a=50000是0.05秒，如果我们想要得到0.10秒该如何使用呢，那就是再多加一次这样的延时函数，亲们，你们明白了吗？ a=50000; while(a--); a=50000; while(a--); 这样就做到了延时0.10秒的功能了，是不是很简单啊！ ⑵for延时法： for循环是单片程序中经常用到的另一种延时程序，它通常以双for嵌套的方式出现，下面我们看看它的结构吧： For (表达式1;表达式2;表达式3) { 语句（内部可为空）} 执行过程： 1.求解一次表达式1. 2.求解表达式2，若其值为真（非0 即为真），则执行for中语句。然后执行第3步。否则结束for 语句，直接跳出，不再执行第3步。 3.求解表达式3. 4.跳到第2步重复执行。 什么意思呢，我们用一个例子来说明这个问题： 如：for(j=110;j>0;j--); 第一步：进入for循环，这时，看到了把110这个赋给了j，这时，j的值是110，然后执行第二步； 第二步：判断j是不是在于0了，通过第一步我们得知j是110，110当然比0大了，这时就执行第三步； 第三步；当第二步判断完了的时候，这时我们看到j- -,- -也就是减1， 那么当j-1后是多少呢，是109对吧，这里就会返到前面第二步进行继续判断，看j是不是比0大，如果还是0大，那么就会再次执行第三步，如此循环，那么什么时候不执行了呢，也就是当j变成0时，不大于0了，这个程序就结束了，那么这条语句执行完需要多长时间呢，就是110US，亲们，懂了吗？ 上面的情况只是在没有其它程序的情况下做的延时，如果有其它后缀程序时，就会在j- -一次的情况下去执行其它的程序，如下面这个程序： for(j=200;j>0;j--) ｛ a++; ｝ 我们看到，当j每减一次时，a就会加一次，那么这样下来，j=0时，a等于多少呢，答案是200，如果，我们再弄个跟上面一样的延时程序会怎么样呢，我们试试看吧（我把j换成x了，其实不管是j还是x，它们只是一种名称而已）： for(x=500;x>0;x--) for(y=200;y>0;y--)； 注意，当两个for套在一起时，前面一个没有分号哦，后面的相当于是它的了程序,好了，我们分析一下这个程序吧： 通过前面的程序我们得知，当执行时，先进入第一条语句，我们看到，给x赋值是500，这时x是大于0的，所以进行了x减1的操作，x减1后就是499了，那么这里会执行下面的程序，通过前面的讲解，这条语句不能执行的唯一条件就是y=0，即当中的那条程序不成立时才会跳出来，对于这样一条语句，前面说过，y会减200次，所以上面的这条语句的含义就是x减1下，y就会减上200次，那么如果当x也不执行时，唯一的条件就是判断x不大于0，即x减完后等于0时，就会跳出整个for循环，所以得到x是减了500次才跳出这个循环的，那么这个循环用了多长时间呢，我们知道x减一次，y就会减200次，y减200次占用的时间是200US，那么执行了500次以后是多少呢，就是x值与y的值相乘，即为500*200=10000US，如果亲们不好理解时，可以这样想下，y就是延时，x是指延时多少次，这样下来延时的效果是很明显的。 我们前面用了很长的片幅去讲解for循环的原理，那么在程序中是怎么样用的呢，一般以函数的形式出现： void delayms(unsigned int z) { unsigned int i,j; for(i=z;i>0;i--) for(j=110;j>0;j--); } 这是一个延时函数，现在我可以看到，delayms这个就是这个函数的名称，就相当于大家叫我缘缘一样，这个程序的时间是没有定义的，即 i=z，也就是当我们在以后的程序中调用时，我们要写上延时多少次就行了，那么在程序中怎么调用呢，很简单： delayms(20)； 记得加上;号哦，那么这个延时程序的延时是多长时间呢，就是20*110=2200US。 刚才我们用了减的，那么能用加的吗，答案是肯定的，这里只做一个简单的写法，原理是相通的哦： for(x=0,x<> 关于for就这么一回事，亲们，一定懂得怎么算时间哦。 ⑶中断延时：因为涉及到中断，所以在后面的中断环节中专门进行讲解，亲们可不要错过哦。 ⑷if延时：if是单片机程序中用判断用得最多的，if延时一般与while一起套用，方式如下： if(表达式) ｛ 执行内容（可为空） ｝ 所以我们用if做为延时时，加上while，我们得知while中，1为真，0为假，所以程序这样写： x=1; while(x) { x++； if(x=501） x=0; } 那么这样的延时时间是多少呢，那就是500-1=500US，因为while为0时进不去，所以我们让定义x的值为1，这地就会在while循环中一直执行x加1的程序，我们看到，当判定x的值达到501时，这时，又给X赋值为0了，在while中，X为0就会跳出来，所以这样就会达到延时目的。 以上就是延时的一些方法，大家可以自由应用哦。 ※ 以上就是对延时的讲解说明，可以看出晶震频率对延时有着很大的影响，换而言之，如果晶震频率越高，单片机处理速度也就越快，例如：12MHZ下处理速度是1US，那么如果是24MHZ下是多少呢，12*1/24=0.5US就是原来的一半，也就是0.5US了，那么如果是11.0592MHZ的呢，即为12*1/11.0592=1.085US了，所以延时程序是根据晶震的频率来调节的，亲们，懂了吗？ 6、让二极管亮一下灭一下 这个很简单吧，我们知道0就会亮，是1就会灭，那么加上延时就行了，缘缘笨，就用最简单的吧，我们用前一个程序做下例子哦： #include < reg52.h=""> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uint a; sbit D=P0^0； void main() 如有疑问，可把问题发送给“云汉电子社区”微信公众号平台，我们会及时回复，关注公众号可阅读更多缘缘学单片系列教程！ |
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咱们其它的先不要看，会在以后用到的时候进行讲解说明，就瞧瞧这四个与外界相连的这部分空间吧：
51单片机在设计时有四个并行I/O口，每个端口都有８位准双向口，共占有32条引脚，每一条I／O线都能独立地用途输入或输出，每个端口都包括一个数据锁存器（即特殊功能寄存器P0-P3）。
对于这个锁存器，从原理上很难说明白，什么地上拉电阻、场效应、与非门啦，搞上半天都弄晕了，不过我们可以这样理解，把它们看做是一组开关，每个里面都有8个，每个开关都接一根线。
当我们定义成1时，它接高电平，即与电源VCC相连：
当我们定义成0时，它接低电平，即与电源GND相连：
还记得上一章那个LED是怎么点亮的吗：
就是当电源与负极接通时，我们的LED就亮了，通过上面的讲解，我们明白了定义与它们电位对应关系，所以我们对LED控制时，只要定义成0与1就OK了，如果我们定义开关为1时，这时与高电平接通VCC，那么，我们的LED两边都是高电平，肯定点不亮了：
如果我们定义开关为0时，这时与低电平GND接通，这时电路处于通路状态，LED就被点亮了。
那么如何去控制这个开关呢，答案是用程序控制，就是我们常听说的玛雅文字——C语言，在开始程序前，我们有一点点小知识了解下，那就是上节说的，为了什么要接8个电阻，而且这8个电阻接在了P0口，这8个电阻有什么用，阻值有什么限定，那么，亲们，认真看看吧：
