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单片机小白学步(21) IO口:基本的LED和按键操作

单片机小白学步 826℃ 0 3年前 (2014-11-14)

本篇我们先介绍最基础的几个IO口操作。学完本篇,大家要能自己独立完成下面几个实验。

1、点亮LED

2、一个按键控制LED,按下灯亮,释放灯灭

3、两个按键控制一个LED,一个键开灯,一个键关灯

实验一

点亮LED的例子前面入门篇已经讲过了,程序写起来很简单,Keil编写程序并编译生成HEX文件,烧写进单片机的过程,也做了完整详细的介绍。

点亮LED利用了IO口输出操作。简单复习一下,最核心的两句代码是:

sbit LED = P1^0;

LED = 0;

第一句定义LED为sbit型变量,对应了P1.0口的高低电平,具体应该写哪个IO口,和实际电路有关。第二句设置LED对应的P1.0管脚输出低电平,从而点亮LED。

实验二:按键开关

讲第二个实验前,先简单介绍下常用的按键开关。下图就是最常见的按键开关,有四个引脚,图中的1、2连在一起,3、4连接在一起。按下按键时,四个引脚就全部导通了。

IMG_2283_1_1_2.jpg
IMG_2282_1_1_2.jpg

实验二:搭建电路

根据前面讲的IO口原理,我把按键开关一端接在P2.0端口了,另一端接到GND。因为P2.0有内部上拉电阻,我就不用自己外接了。最小系统和LED还是之前的电路不变,如下图所示。

IMG_2287_1_1.jpg

实验二:程序实现

程序首先定义了LED和KEY,分别表示发光二极管和按键开关。如果你用的是成品开发板,或者电路和我的不一样,就定义你的电路中对应的管脚。开发板可以从电路图查看独立按键所在的管脚。

主函数刚开始时,设置KEY输出高电平,因为后面要读取KEY所在端口的电平。在程序的主循环中,读取KEY的值,这里我们直接把KEY当做一个一位变量去判断就可以了,它有值0和1。如果KEY为1,即KEY==1,说明按键没有按下,设置LED=1即熄灭。注意这里使用两个等号表示比较而不能用一个等号,那样就成赋值了。在else中,设置LED=0即点亮。于是就能实现我们需要的效果了。

#include <reg52.h>

sbit LED = P1^0;

sbit KEY = P2^0;

void main()

{

    KEY = 1;

    while(1) {

        if(KEY == 1) {

            LED = 1;

        } else {

            LED = 0;

        }

    }

}

这是我按下按键,灯亮时的情形。

IMG_2288_1_1.jpg

实验二:程序分析

注意这里我们读取按键和开关LED的代码应该放在主循环里面,也就是不断的读取按键状态并开关灯。如果放在主循环前面,主函数写成下面这样,是不能工作的。因为单片机执行速度很快,放在循环前面只会读取按键执行一次,执行完了进入while(1)主循环,单片机就不会再读取按键的状态,这时无论如何按键,它都不会帮你开关LED了。

void main()

{

    KEY = 1;

    if(KEY == 1) {

        LED = 1;

    } else {

        LED = 0;

    }

}

程序简化

还要说的是,这个程序还能进一步简化。因为KEY是一个变量,在C语言中变量有真假值,非零为真,零为假。所以主循环中可以这样写(其他部分相同):

if(KEY) {

    LED = 1;

} else {

    LED = 0;

}

但是还可以继续简化。因为LED和KEY都是变量,可以考虑直接用KEY给LED赋值,写成下面这样就行了。

LED = KEY;

取反操作的应用

如果要实现按下按键灯灭,释放按键灯亮这样恰好相反的效果,做个很小的修改就可以了,如下所示。感叹号是逻辑取反的意思,如果是0就会变成1,如果是非0就变成0。

LED = !KEY;

实验三

实验三我只提供主要代码片段,具体的分析理解,实际电路搭建和实验,交给大家自己完成。

sbit KEY_ON = P2^0;

sbit KEY_OFF = P2^1;

while(1) {

    if(KEY_ON == 0)

        LED = 0;

    if(KEY_OFF == 0)

        LED = 1;

}

再次强调,如果想学好单片机,大家一定要自己独立做完这三个实验,切身体验单片机的工作过程,提高动手能力。如果做实验的过程中感觉很神奇,感受到动手的乐趣,就更容易学好单片机。如果你觉得这只是不想做的任务,或许你对单片机并没有什么兴趣,那样的话想学好单片机就有些困难了。因为学习从来都应该是主动的事情。

下一篇会继续讲IO口相关的实验。

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《单片机小白学步》系列教程(原名《单片机入门指南》)介绍

本系列教程从最基本的入门知识开始,逐步深入介绍单片机系统设计,内容包括:
1、入门篇:单片机等基本概念、各种电子设计基本知识
2、思想篇:单片机/计算机系统设计的工程思想
3、学习篇:单片机学习过程、方法和技巧,以51单片机为例介绍,并推广到其他单片机
4、应用篇:遵循规范的工程方法,设计单片机系统实例(计划设计的系统有:计算器、电子表、密码锁、简易手机,具体看有没有时间再确定)
5、原理篇:从模拟电路、数字电路开始,逐步深入介绍单片机/计算机系统原理,并自行设计简易的CPU(由于个人水平有限,这部分没有把握写好,具体内容视情况而定)

教程特点

1、技术知识点全面,从入门到精通

包含了各种基本知识,尤其是对单片机基本概念的介绍、为什么要用单片机等,在很多同类书籍教程中都被忽略了。同时也包含了一些深入的知识,包括原理篇考虑对单片机的基本原理进行介绍,有助于深入理解单片机。

本系列教程以51单片机为例进行介绍。通过51介绍完单片机的基本知识,我会再把430进行简要介绍,尤其是对比两者之间的优缺点,让大家很快感受到430的巨大优势,而学习51正好为快速了解430打下了坚实的基础。

2、除了单片机知识,还有思想、方法、技巧的介绍

本系列教程中,介绍单片机各种模块编程知识的主要是学习篇,而学习篇只是整个教程的一部分。在学习篇中我会贯穿各种方法技巧,如何理解一些模块功能,怎么看时序图,严格遵守工程思想进行编程,程序发生了错误怎么调试等等。而在思想篇中会总体介绍很多重要的思想,为后面的学习做好准备工作。

3、知识先后顺序的设计

单片机学习过程中,涉及大量的知识,而且很多知识之间相互依赖,关联很强。

本系列教程对知识的先后顺序进行比较明确的规划,尽最大可能符合人的认知过程。但是实际规划时发现,无论怎么调整知识的顺序,总有一些知识之间相互依赖,关系复杂。例如开始讲IO口的时候肯定会提到寄存器,而寄存器这个词的理解,需要深厚的背景知识。但是这些背景知识在没有进行实践的时候也很难理解。

初学者常常就会在这样的地方感觉疑惑不解,不知所措。而每次遇到类似这样的知识,我会向初学者指出,应该如何对待。这个知识是应该自己去学习补充,还是等到学完原理篇再做理解,而现在又应该怎么去看待这个名词。

另外,在整个教程的学习前,需要掌握一定的C语言等基础知识,具体可参考教程第〇篇《序》中的相关说明
http://www.paincker.com/mcu-primer-0

4、语言通俗易懂

本系列教程力求语言通俗易懂,而不会用一堆新手不懂的词语去解释另一个不懂的词语。但是受限于个人语言表达能力,可能有些地方表述的比较繁琐,或者不清楚,希望大家能够帮忙指出。

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