高級流水燈--水滴效果

1、高級流水燈-水滴效果（漸變帶拖尾效果）實現(xiàn)和講解 復(fù)制鏈接 spark5115主題0好友124積分注冊會員莫元111· 發(fā)消息電梯直達(dá)1樓發(fā)表于 2011-12-6 09:03:44|只看該作者|倒序瀏覽簡介學(xué)習(xí)嵌入式第一個例子通常都是控制一個LED亮滅，然后是花樣繁多的流水燈，但不管燈的花樣如何變化，單個LED的亮度沒有變化，只有亮、滅兩個狀態(tài)，本章我們實現(xiàn)如何控制LED的亮度。1 什么是PWM脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，簡稱PWM），是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種技術(shù)。在本章的應(yīng)用中可以認(rèn)為PWM就是一種方波。比如圖1：(原文件

2、名:120611_0.png)圖1 方波是周期為10ms，占空比為60%的PWM。占空比：高電平在一個周期之內(nèi)所占的時間比率。2 硬件設(shè)計在例說51單片機(jī)的第三章，我們講過如何控制開發(fā)板上LED的亮滅。首先譯碼器輸出端LEDS6為低，T10導(dǎo)通，給8個LED供電，然后通過緩沖器8個輸出端BD0BD7的控制LED的亮滅（低亮高滅）。(原文件名:120611_1.png)圖2 LED硬件連接如果BD口輸出高低不斷變化，則LED會閃爍；如果這種高低電平變化非常快，由于人的視覺暫留現(xiàn)象，LED就會出現(xiàn)不同的亮度。3 軟件設(shè)計3.1 PWM能否控制亮度下面我們就用實踐驗證PWM是否能夠控制LED的亮度，

3、測試代碼如下：程序清單L1： 驗證PWM能否控制LED的亮度1 #include <reg52.h>2 #include "my_type.h"3 #include "hw_config.h"456 void main(void)7 8 u8 i = 0;910 /使能獨立LED的供電，即LEDS6輸出低電平11 LEDEN = 0;12 ADDR0 = 0;13 ADDR1 = 1;14 ADDR2 = 1;15 ADDR3 = 1;1617 /第一個LED亮18 P0 = 0xFE;1920 while(1)21 22 for(i=0;

4、i<250; i+)23 24 if(i<10)25 26 P0 &= 0xFD; /第二個燈亮27 28 else29 30 P0 |= 0x02; /第二個燈滅31 32 33 34 L1(22-32)：這段代碼實現(xiàn)P0.1輸出占空比為96%的方波，而P0.0恒為低。P0.1輸出如圖3所示（受紙張限制，圖中高低電平長度比例和實際有偏差）。(原文件名:120611_2.png)圖3下載驗證：從開發(fā)板上可以看到運行效果，D1比D2亮。（這里說明一點：當(dāng)P0輸出低電平時，LED亮，所以，PWM的占空比越小越亮）。3.2 產(chǎn)生8個亮度級別3.1節(jié)的例子證實了我們的設(shè)想，PWM可

5、控制LED的亮度，下面我們設(shè)計幾組占空比不同的PWM，看看對LED亮度的控制效果。代碼如下：程序清單L2：不同占空比對LED亮度的控制1 #include <reg52.h>2 #include "hw_config.h"3 #include "my_type.h"456 /亮度級別表7 code u8 LightLevel8=0,1,2,4,8,16,32,64;89 void main(void)10 11 u8 i = 0;12 u8 j = 0;13 u8 k = 0;14 u8 temp = 0;1516 /使能獨立LED的供電，即

6、LEDS6輸出低電平17 LEDEN = 0;18 ADDR0 = 0;19 ADDR1 = 1;20 ADDR2 = 1;21 ADDR3 = 1;2223 /開始全滅24 P0 = 0xFF;2526 while(1)27 28 /P0端口輸出8組占空比不同的PWM29 for(i=0; i<64; i+)30 31 for(j=0; j<8; j+)32 33 if(LightLevelj <= i)34 35 temp |= (1<<j);36 37 else38 39 temp &= (1<<j);40 41 4243 P0 = te

7、mp;44 45 46 L2(29-45).此段程序是讓P0口輸出8組占空比不同的PWM，如圖4：(原文件名:120611_3.png)圖4下載驗證：從開發(fā)板上可以看到運行效果，從D1到D8的亮度逐漸增大。3.3 水滴下落效果根據(jù)PWM可控制LED亮度的原理，我們用8個LED實現(xiàn)水滴下落的效果。第一步，水滴逐漸變大，用D1從暗變亮模擬；第二步，水滴下落，帶有拖尾效果，LED逐個亮，移動速度加快，且越靠前的LED亮度越大。程序清單L3 水滴流水燈1 #include <reg52.h>2 #include "hw_config.h"3 #include "

8、;my_type.h"45 /亮度級別表6 code u8 LightLevel8=0,1,2,4,8,16,32,64;78 /水滴時間，實現(xiàn)加速效果9 code u8 LightTime16=16,15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1;101112 void main(void)13 14 u8 i,j,k;15 u8 temp,count;16 u8 state;1718 /使能獨立LED的供電，即LEDS6輸出低電平19 LEDEN = 0;20 ADDR0 = 0;21 ADDR1 = 1;22 ADDR2 = 1;23 ADDR3 = 1

9、;2425 while(1)26 27 /開始全滅28 P0 = 0xFF;2930 /-水滴逐漸變大（第一個LED亮度逐漸變大）-31 for(i=0; i<64; i+)32 33 /一個亮度級別發(fā)送64個脈沖34 for(j=0; j<64; j+)35 36 P0 = 0xFE;37 /以i為亮度級別，隨著i的增大，占空比增大38 for(k=0; k<64; k+)39 40 if(k > i)41 42 P0 = 0xFF;43 44 45 46 4748 /-水滴降落過程-49 for(state=0; state<16; state+)50 51

10、/每一狀態(tài)維持LightTimestate個脈沖52 for(count=0; count<=LightTimestate; count+)53 54 /temp記錄8個LED的狀態(tài)，0代表亮，1代表滅55 temp = 0x00;5657 /一個脈沖長度j從0到6358 for(j=0; j<64; j+)59 60 /根據(jù)亮度表，依次確定8個LED當(dāng)前狀態(tài)，亮或滅61 for(k=0; k<8; k+)62 63 /以j為亮度級別，每個LED亮度不一樣64 if(LightLevelk = j)65 66 temp |= (1 << k);67 68 6970

11、 if(state <= 7)71 72 P0 = (temp) >> (7-state);73 74 else75 76 P0 = (temp) << (state-7);77 78 79 80 81 82 L2(31-46).實現(xiàn)水滴變大效果，這段代碼的作用可用圖形表達(dá)，如圖5：(原文件名:120611_4.png)圖5控制D1由暗變亮，用了64個亮度級別，每個級別發(fā)送64個脈沖。L2(49-81).實現(xiàn)水滴下落。代碼就不逐行解釋了，大家可根據(jù)注釋自己分析，主要說一下實現(xiàn)的方法。定義LED有8個亮度級別，若用開發(fā)板上的8個LED表示，如圖6：(原文件名:120

12、611_5.png)圖6圖中的紅色面積代表亮度程度。實現(xiàn)流水效果的方法就是：讓所有的亮度依次經(jīng)過在所有LED，如圖7：(原文件名:120611_6.png)圖7狀態(tài)的持續(xù)時間從0-15逐漸減小，以模擬水滴加速。下載驗證：下載到開發(fā)板上，可以看到水滴下落效果。3.4 定時器產(chǎn)生PWM前面3個例子中，我們用循環(huán)語句雖然能產(chǎn)生占空比不同的PWM，但PWM的周期不好控制，對此，我們學(xué)習(xí)如何用定時器產(chǎn)生特定周期PWM。關(guān)于8051定時器的使用方法，大家可以參考例說51單片機(jī)的4章和5章。我們用定時器0產(chǎn)生PWM，代碼如下：程序清單L4 定時器0產(chǎn)生PWM1 #include <reg52.h>

13、;2 #include "hw_config.h"3 #include "my_type.h"456 /亮度級別表7 code u8 LightLevel8=1,2,4,8,16,28,50,64;89 /函數(shù)聲明10 void timer0_init(void);1112 void main(void)13 14 /使能獨立LED的供電，即LEDS6輸出低電平15 LEDEN = 0;16 ADDR0 = 0;17 ADDR1 = 1;18 ADDR2 = 1;19 ADDR3 = 1;2021 timer0_init();2223 while(1)2

14、4 25 26 2728 /*29 函數(shù)名稱：timer0_init30 功 能：初始化定時器031 */32 void timer0_init(void)33 34 TMOD = 0x01; /運行模式135 TH0 = 0xFF; /10us中斷36 TL0 = 0xFA;37 EA = 1; /開啟中斷38 ET0 = 1;39 TR0 = 1; /啟動定時器4041 4243 /*44 函數(shù)名稱：timer0_overflow45 功 能：定時器0溢出中斷46 */47 void timer0_overflow(void) interrupt TIMER0_OVERFLOW48 49

15、u8 i,temp = 0;50 static u8 count = 0;5152 count+;53 count %= 64;5455 for(i=0; i<8; i+)56 57 if(LightLevel <= count)58 59 temp |= (1<<i);60 61 else62 63 temp &= (1<<i);64 65 66 67 P0 = temp;68 69 TR0 = 0;70 TH0 = 0xFF; /重新賦值71 TL0 = 0xF7;72 TR0 = 1;73 L4(32).初始化定時器0，沒10us產(chǎn)生一次中斷。

16、L4(55-65).控制輸出8組不同占空比的PWM。這段代碼功能和程序清單2中的功 能一致。下載驗證：下載到開發(fā)板上，可以看到D1到D8亮度逐漸增大。3.5 亮度不同的點陣學(xué)習(xí)了用定時器產(chǎn)生PWM，我們可以控制更多的LED，比如LED點陣的亮度。下面的例子實現(xiàn)LED點陣每行的亮度都不同。程序清單5 亮度不同的點陣1 #include <reg52.h>2 #include "hw_config.h"3 #include "my_type.h"4 5 6 /亮度級別表7 code u8 LightLevel8=1,2,4,8,16,32,50,

17、64;8 9 /函數(shù)聲明10 void timer0_init(void);11 12 void main(void)13 14 /使能控制點陣的譯碼器15 LEDEN = 0;16 ADDR3 = 0;17 18 timer0_init();19 20 while(1)21 22 23 24 /*25 函數(shù)名稱：timer0_init26 功 能：初始化定時器027 */28 void timer0_init(void)29 30 TMOD = 0x01; /運行模式131 TH0 = 0xFF; /中斷時間10us32 TL0 = 0xF733 EA = 1; /開啟中斷34 ET0 =

18、1;35 TR0 = 1; /啟動定時器36 37 38 /*39 函數(shù)名稱：timer0_overflow40 功 能：定時器0溢出中斷41 */42 void timer0_overflow(void) interrupt TIMER0_OVERFLOW43 44 u8 i;45 u8 p1_value = 0;46 static u8 state = 0; /點陣狀態(tài)（掃描行數(shù)）47 static u8 count = 0;48 49 TR0 = 0;50 51 count+;52 if(count = 64)53 54 state+;55 state %= 8;56 count = 0

19、;57 58 59 if(count < LightLevelstate)60 61 P0 = 0x00;62 63 else64 65 P0 = 0xFF;66 67 68 p1_value = P1 & 0xf8;69 p1_value |= state;70 P1 = p1_value;71 72 TH0 = 0xFF; /重新賦值73 TL0 = 0xFA;74 TR0 = 1;75 L5(28).初始化定時器，每10us中斷一次。L5(51-57).每中斷64次，點陣掃描移動到下一行，用state記錄當(dāng)前行數(shù)。L5(59-66).掃描每一行輸出的PWM都不一樣，使用的方

20、式和處理獨立LED一致。L5(68-70).輸出點陣對應(yīng)的位碼。下載驗證：下載到開發(fā)板上，可以看到運行效果，點陣第一行最暗，越往下越亮。3.6 點陣模擬音樂頻譜分析效果在很多音樂播放軟件上，都有頻譜分析的圖形，如圖8：(原文件名:120611_7.png) 圖8我們用也可以模擬相似的圖形，代碼如下：程序清單6：點陣模擬音樂頻譜分析1 #include <reg52.h>2 #include "hw_config.h"3 #include "my_type.h"4 5 /頻譜波形表6 code u8 Wave168=7 8 0xFF,0xFF,

21、0xFF,0xFF,0xFE,0xBB,0xFE,0xAA,9 0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,0xFB,0xAE,0xFA,0xAA,10 0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,0xEB,0xBE,0xEA,0xAA,11 0xFF,0xFF,0xFE,0xFB,0xAF,0xFE,0xAA,0xAA,12 0xFF,0xFE,0xFB,0xBE,0xEA,0xBA,0xAA,0xAA,13 0xFF,0xFE,0xBB,0xEE,0xBA,0xBA,0xAA,0xAA,14 0xFE,0xBB,0xEE,0xBA,0xAA,0xAA,0xAA,0xAA,15 0xBA,0xEF,

22、0xBE,0xAA,0xAA,0xAA,0xAA,0xAA,16 0xEE,0xBB,0xFE,0xAA,0xAA,0xAA,0xAA,0xAA,17 0xEE,0xBB,0xFE,0xEA,0xAA,0xAA,0xAA,0xAA,18 0xFE,0xEB,0xBE,0xFE,0xAA,0xAA,0xAA,0xAA,19 0xFF,0xEE,0xBB,0xFF,0xAE,0xAA,0xAA,0xAA,20 0xFF,0xFE,0xAF,0xFB,0xEE,0xAA,0xAA,0xAA,21 0xFF,0xFF,0xFE,0xBB,0xEF,0xBA,0xAA,0xAA,22 0xFF,0xFF

23、,0xFF,0xFE,0xAB,0xFF,0xEE,0xAA,23 0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,0xEB,0xBE,0xAA24 ;25 26 /亮度級別表27 code u8 LightLevel8=1,2,4,8,16,32,50,64;28 29 /函數(shù)聲明30 void timer0_init(void);31 32 void main(void)33 34 /使能控制點陣的譯碼器35 LEDEN = 0;36 ADDR3 = 0;37 38 timer0_init();39 40 while(1)41 42 43 44 45 /*46 函數(shù)名稱：timer0_init47 功 能：初始化定時器048 */49 void timer0_init(void)50 51 TMOD = 0x01; /運行模式152 TH0 = 0xFF; /10us中斷53 TL0 = 0xFA;54 EA = 1; /開啟中斷55 ET0 = 1;56 TR0 = 1; /啟動定時器57 58 59 60 /*61 函數(shù)名稱：timer0_overflow62 功 能：定時器0溢出中斷63 */64 void ti