C51编程入门（八）：一灯的故事（下）玩转流水灯

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通过前面的两课，相信大家已经掌握如何用单片机点亮一盏LED。 本节一灯大师要和大家探讨流水灯的实现，一起玩转流水灯。

设单片机的P0.3~P0.0外接了4只发光二极管（LED），如图1所示。二极管的负极连接到单片机，正极通过一个限流电阻连接到VCC。

当单片机输出低电平，发光二极管正向导通，LED点亮；当单片机输出高电平，LED熄灭。

图1 流水灯电路（以4只LED为例）

下面以图1为例，实现4只流水灯效果。我们将使用2种不同的方法。至于哪种方法更好，希望大家能有自己的判断。

让我们先按照流水灯状态，写出P0.3~P0.0的输出值，注意高位写在左边，低位写在右边。

表1 流水灯状态与单片机控制I/O的关系

由表1可知，P0口低4位顺序输出1110、1100、1000和0000就可以实现流水灯，此为方法1。

图1只使用了P0的低4位，编程时一般以P0为整体操作，要避免对单个I/O操作，指令越少越好，一是代码好维护，二是代码阅读性好。

高四位输出全1（即F），而不是0，这是为什么呢？ 请大家先思考。

方法1源码：

#include

//函数声明

void delayMS(unsigned int x); //ms延时函数声明

void main()

{

while(1)

{

P0 = 0xFF; delayMS(1000); //初始化所有灯全熄灭

P0 = 0xFE; delayMS(1000); //D1亮

P0 = 0xFC; delayMS(1000); //D1、D2亮

P0 = 0xF8; delayMS(1000); //D1、D2、D3亮

P0 = 0xF0; delayMS(1000); //D1、D2、D3、D4亮

}

}

/****************************

函数：delayMS@12MHz

功能：ms级延时函数

参数: x:unsigned int, 延时时间，单位：ms

返回值：无

****************************/

void delayMS(unsigned int x) //delayMS函数实现

{

unsigned int i,j;

for(i=0;i

for(j=0;j

}

//高四位输出全1（即F），而不是0，这是因为单片机默认输出高电平，此处输出高电平，一般不会影响外部电路（假设此引脚外接了其它电路）。

编译下载验证，方法1代码可以实现由左向右的流水灯效果。

假设，要求流水灯由右向左，速度为500ms，如何修改源代码？由于代码较少，修改还算比较顺利，对吧，但是稍不注意，可能会改错。

当流水的灯有16只、32只或更多，方法1的局限性暴露无遗.......费人力，费时间，费工夫。

怎么应对多变的流水需求（速度，方向，花样等）？稍安勿躁。 让我们回看表1，标出各个流水状态下单片机输出低电平的情况（点亮LED）。

我的天呢（借用小岳岳的台词），下一个状态刚好是上一个状态左移一位。我们发现了规律，达到了科学的目的之一（科学的目的：发现并掌握规律）。于是乎，一个主意顺势而生，

使用移位操作实现流水灯——此为方法二。

为了便于调用和代码维护，我们将流水灯操作用一个函数封装起来，void ledFlow(unsigned int speed), 支持流水速度可编程。

//方法2源码

#include

//函数声明

void delayMS(unsigned int x); //ms延时函数声明

void ledFlow(unsigned int speed); //流水灯函数定义

void main()

{

while(1)

{

ledFlow(1000);

ledFlow(500);

}

}

/****************************

函数：delayMS@12MHz

功能：ms级延时函数

参数: x:unsigned int, 延时时间，单位：ms

返回值：无

****************************/

void delayMS(unsigned int x) //delayMS函数实现

{

unsigned int i,j;

for(i=0;i

for(j=0;j

}

/****************************

函数：ledFlow

功能：流水灯函数,LED数量4

参数: speed:unsigned char, 流水灯速度，单位：ms

返回值：无

****************************/

void ledFlow(unsigned int speed)

{

unsigned char i;

P0 = 0xFF; //初始化全灭

delayMS(speed);

for(i=0;i

{

P0 = P0

delayMS(speed);

}

}

方法2验证：

其实，流水可以玩很多花样，如参数化设置流水方向，设置流水运行次数，例如：

void ledFlow(unsigned int speed, bit dir, unsigned char times);

实现起来比简单。方向由移位方向决定，流水运行次数用循环实现即可。代码略。

写到此，一灯大师要退场了。走之前，一灯跟大家分享一个单片机初学者编写的心形流水灯文章，链接见http://forum.eepw.com.cn/thread/251409/1/#6

过程全有，独无代码，总觉得缺了点什么。于是有了下面的内容，纯属自娱。

为什么登山，因为山在那里——新西兰登山运动家埃德蒙德·希拉里。

为什么玩单片机，因为单片机在那里。

图2 心形流水灯电路图（32只LED，分别接P0~P3）

表2接口对应表

源代码：

#include

//函数声明

void delayMS(unsigned int x); //ms延时函数声明

void heartBeat(unsigned int speed,unsigned char n); //心闪烁函数声明

void heartSpark(unsigned int speed,unsigned char n); //心形流水灯函数声明

//主程序

void main()

{

while(1)

{

heartBeat(750,18); //心闪烁18次，频率：1分钟80次左右

heartSpark(500,3); //心形流水灯18次

heartBeat(600,100);//心闪烁100次，频率：1分钟100次左右

}

}

/****************************

函数：delayMS@12MHz

功能：ms级延时函数

参数: x:unsigned int, 延时时间，单位：ms

返回值：无

****************************/

void delayMS(unsigned int x) //delayMS函数实现

{

unsigned int i,j;

for(i=0;i

for(j=0;j

}

/****************************

/****************************

函数：heartBeat

功能：心闪烁函数，闪烁速度可设置

参数: speed:unsigned char, 闪烁速度，越小闪烁越快，单位：ms;n:执行次数，不做检查

返回值：无

****************************/

void heartBeat(unsigned int speed,unsigned char n)

{

while(n--) //先判断再执行--

{

//取反，灯状态翻转

P0=~P0;

P1=~P1;

P2=~P2;

P3=~P3;

delayMS(speed); //延时越短，闪烁越快

}

}

/****************************

函数：heartSpark

功能：心形流水灯函数，有底部分左右同时向上流水，流水速度可设置

参数: speed:unsigned char, 流水灯速度，越小速度越快，单位：ms;n:执行次数，不做检查

返回值：无

****************************/

void heartSpark(unsigned int speed,unsigned char n)

{

unsigned char nCount = 16; //16次，完成一次流水灯动作

unsigned char i;

unsigned int leftHeart; //P0-P1作为一组，由2字节的无符号整型变量移位实现流水灯,P0为低字节，P1为高字节

unsigned int rightHeart; //P2-P3作为一组，由2字节的无符号整型变量移位实现流水灯，P2为低字节，P2为高字节

while(n--)

{

leftHeart=0xFFFF; //心灯熄灭

rightHeart=0xFFFF; //心灯熄灭

delayMS(speed); //延时1s

for(i=0;i

{

leftHeart = leftHeart

rightHeart = rightHeart>>1;

P0 = leftHeart&0x00FF; //取leftHeart低八位，控制P0口外接的led7-led0

P1 = (leftHeart&0xFF00)>>8; //取leftHeart高八位，控制P1口外接的led15-led8

P2 = rightHeart&0x00FF; //取rightHeart低八位，控制P2口外接的led23-led16

P3 = (rightHeart&0xFF00)>>8; //取rightHeart高八位，控制P0口外接的led31-led24

delayMS(speed);

}

}

}

仿真结果：

文末附上一段视频，“战胜自己，克服自己”。