微機控制應(yīng)用技術(shù)課件：七色發(fā)光手電

七色發(fā)光手電第一節(jié)七色發(fā)光手電框圖第二節(jié)三色發(fā)光二極管第三節(jié)七色發(fā)光手電硬件設(shè)計第四節(jié)七色發(fā)光手電軟件設(shè)計編程實現(xiàn)七色發(fā)光手電。該手電在開始鍵的控制下發(fā)光；且在發(fā)光后，每按一次開始鍵，變換一種顏色；在開始鍵的控制下，共可以發(fā)出七種顏色的光。知識目標·了解三基色原理?！ふ莆杖l(fā)光二極管的原理與使用。·熟悉多個三色發(fā)光二極管的驅(qū)動方法?！ふ莆蘸瘮?shù)聲明的作用及形式?！な煜ぴ闯绦蛐碌臅鴮懶问??！な炀氝\用多分支語句。能力目標·認識三色發(fā)光二極管。·能夠畫出框圖及硬件電路圖?！つ軌蛘_寫出函數(shù)聲明語句?！ふ_使用多分支語句?！じ鶕?jù)要求編寫程序。

第一節(jié)七色發(fā)光手電框圖

如圖2-1所示為七色發(fā)光手電的框圖。為了增強手電的亮度，七色發(fā)光手電模型由多個發(fā)光器件并聯(lián)而成，引出紅、綠、藍3個控制線，由于AT89S52單片機并行I/O口的帶負載能力有限，故驅(qū)動電路是必不可少的。

第二節(jié)三色發(fā)光二極管

2.1三基色原理光學三基色是指紅、綠、藍三色，人眼對紅、綠、藍最為敏感。三基色原理是指自然界中的絕大部分彩色都可以由三種基色按一定比例混合得到；反之，任意一種彩色均可被分解為三種基色。作為基色的三種彩色，要相互獨立，即其中任何一種基色都不能由另外兩種基色混合來產(chǎn)生。由三基色混合而得到的彩色光的亮度等于參與混合的各基色的亮度之和。三基色的比例決定了混合色的色調(diào)和色飽和度。白色、青色、黃色、紫色可以由三種基色相加混合而成。白色?=?紅色?+?綠色?+?藍色青色?=?綠色?+?藍色黃色?=?紅色?+?綠色紫色?=?紅色?+?藍色2.2三色發(fā)光二極管將紅、綠、藍3種不同顏色的管芯封裝在一起就形成了三色發(fā)光二極管。三色發(fā)光二極管有共陰型和共陽型兩種類型，如圖2-2所示。三色發(fā)光二極管中的三種顏色是相互獨立的，可以根據(jù)需要點亮不同的管芯，在使用時，必須串接限流電阻，使流過管芯的電流在安全范圍之內(nèi)。例如，共陽極3腳接高電平，紅色管芯的負極4腳接低電平，點亮的就是紅色管芯。不同顏色發(fā)光二極管的導通管壓降略有區(qū)別，一般紅色的為1.8～2.0?V，綠色和藍色的為3.2～3.4?V。用數(shù)字萬用表，測試三色發(fā)光二極管時，將擋位開關(guān)置于“”。測試方法如下：假設(shè)一個腳為第3腳，將紅表筆接假設(shè)的第3腳，黑表筆分別接其他3個引腳，如果發(fā)光，可確定為共陽型，并根據(jù)顏色確定其余3個引腳；如果不發(fā)光，換黑表筆接假設(shè)的3腳，發(fā)光的話，則為共陰型。如果用紅、黑表筆分別連接至假設(shè)的3腳，都不發(fā)光時，則重新假設(shè)3腳。2.3七色發(fā)光手電測試仔細觀察七色發(fā)光手電，首先連接5V電源線(對顏色連接，5?V用紅色線，GND用黑色線)，然后將紅、綠、藍三色控制口分別接至P2.0、P2.1、P2.2，硬件連接好后，下載示例手電?.hex文件至AT89S52芯片中，多次按下開始鍵(key0)，觀察七色發(fā)光手電發(fā)出的七種顏色。紅、綠、藍三個控制引腳共有8種組合，按表2-1進行手工測試，觀察并記錄每種組合對應(yīng)的顏色。例如，測試第二種組合時，紅色為0、綠色為0、藍色為1，那么就將紅色、綠色控制線接GND、藍色控制線接5?V。

第三節(jié)七色發(fā)光手電硬件設(shè)計

圖2-3所示為七色發(fā)光手電的硬件電路圖。七色發(fā)光手電模型由七個共陽型三色發(fā)光二極管組成，將七個管子的紅色、綠色、藍色引腳分別并聯(lián)后，引出紅、綠、藍3個控制線。芯片4953多用于LED點陣顯示屏驅(qū)動，當每一顯示行需要的電流比較大時，要使用行驅(qū)動管。每片4953內(nèi)部有兩個PMOS管，1、3腳為源極，2、4腳為柵極，5、6、7、8腳為漏極，可以驅(qū)動2個顯示行。圖2-3中，如果一個紅色LED導通電流為Ired，那么最終7個紅色LED并聯(lián)后，控制線上的電流會達到7*Ired，超出了單片機并行I/O口的帶負載能力。為了解決這個問題，將4953內(nèi)部的2個PMOS管并聯(lián)使用，在源級與漏極之間形成一個受柵極控制的電子開關(guān)。當柵極為“0”時，源極與漏極之間會導通，7個紅色LED并聯(lián)后的電流經(jīng)過PMOS流通，而不是直接灌入P2.0口；當柵極為“1”時，源極與漏極之間為高阻狀態(tài)(漏極開路)，所有紅色LED不能工作。開始鍵是七色發(fā)光手電的開關(guān)，用以控制手電的亮、滅及顏色的切換。編程控制七色發(fā)光手電時，字節(jié)尋址和位尋址均可采用，以位尋址為例，定義如下：sbitkaishi=P1^0;sbitRED=P2^0;sbitGRE=P2^1;sbitBLU=P2^2;

第四節(jié)七色發(fā)光手電軟件設(shè)計

3.1七色彩燈編程使七色發(fā)光手電在通電后，循環(huán)發(fā)出七種顏色。每一種顏色持續(xù)的時間約為600ms。源程序如下：/*預處理*/#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint/*全局變量定義*/sbitRED=P2^0;sbitGRE=P2^1;sbitBLU=P2^2;voiddelay(uinta){uinti,j;for(i=0;i<a;i++)for(j=0;j<1827;j++);}main(){ while(1) { RED=0;GRE=0;BLU=0;delay(60); RED=0;GRE=0;BLU=1;delay(60); RED=0;GRE=1;BLU=0;delay(60); RED=0;GRE=1;BLU=1;delay(60); RED=1;GRE=0;BLU=0;delay(60); RED=1;GRE=0;BLU=1;delay(60); RED=1;GRE=1;BLU=0;delay(60); }}在上面的源程序中，delay函數(shù)定義寫在main函數(shù)之前，在main函數(shù)中調(diào)用就是合法的。如果將delay函數(shù)定義剪切至main函數(shù)之后，重新編譯，提示出現(xiàn)錯誤，如圖2-4所示。這是由于將被調(diào)用的函數(shù)寫在主調(diào)函數(shù)之后，編譯器在main函數(shù)中，見到delay(60)時，不清楚這是一個什么類型的函數(shù)。3.2函數(shù)編程時，如果程序的功能較多，規(guī)模較大，把所有的程序代碼都寫在main函數(shù)中，就會使main函數(shù)變得混亂，使閱讀和維護變得困難?；蛟诔绦蛑幸啻螌崿F(xiàn)某一功能(如延時函數(shù))，就需要多次重復編寫這些代碼。解決的方法是編寫多個函數(shù)用于實現(xiàn)不同的功能，然后將這些函數(shù)有序地組裝在一起。采用函數(shù)結(jié)構(gòu)，不僅可以解決問題，也易于實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計，使程序的層次結(jié)構(gòu)更為清晰，便于程序的編寫、閱讀、調(diào)試。因此，函數(shù)就是功能，每個函數(shù)用于實現(xiàn)一個特定的、不太復雜的功能，函數(shù)的名字就代表了它的功能，起名字時一定要做到見名知義。函數(shù)調(diào)用就是使用該函數(shù)，實現(xiàn)函數(shù)的功能。一個C源程序是由一個main函數(shù)和若干其他函數(shù)組成的。在main函數(shù)中調(diào)用其他函數(shù)，其他函數(shù)也可互相調(diào)用。如圖2-5所示，同一個函數(shù)可以被一個或多個函數(shù)調(diào)用任意多次。1．函數(shù)分類C的函數(shù)可以分為庫函數(shù)和用戶自定義函數(shù)兩種。庫函數(shù)是指放在一個文件內(nèi)的，實現(xiàn)通用功能的函數(shù)，可以供不同的人調(diào)用。調(diào)用的時候必須用#include包含相關(guān)的頭文件。用戶根據(jù)需要編寫的函數(shù)稱為用戶自定義函數(shù)。我們編寫的函數(shù)均為用戶自定義函數(shù)。不管是庫函數(shù)還是用戶自定義函數(shù)，根據(jù)有無返回值和有無形參，可以分為四類：(1)無返回值無形參函數(shù)，簡稱為無返無參函數(shù)；(2)無返回值有形參函數(shù)，簡稱為無返有參函數(shù)；(3)有返回值無形參函數(shù)，簡稱為有返無參函數(shù)；(4)有返回值有形參函數(shù)，簡稱為有返有參函數(shù)。返回值是指函數(shù)被調(diào)用，執(zhí)行完之后返回給調(diào)用者的執(zhí)行結(jié)果，在函數(shù)說明時也稱為出口參數(shù)。函數(shù)不需要返回值時，用void表示，例如，延時函數(shù)為無返回值函數(shù)；函數(shù)需要返回值時由用戶定義返回值的類型，例如，數(shù)學函數(shù)多為有返回值函數(shù)。有返回值的函數(shù)，用return語句返回，一般形式為return(表達式);return語句只能返回一個結(jié)果，有多個結(jié)果時，可定義全局變量進行數(shù)據(jù)的傳遞。形參的全稱是形式參數(shù)，在被調(diào)函數(shù)執(zhí)行之前，用于接收或存放由調(diào)用者傳遞給被調(diào)函數(shù)的參數(shù)，在函數(shù)說明時也稱為入口參數(shù)。形參可以是函數(shù)所處理的數(shù)據(jù)、影響函數(shù)功能的因素等。形參可以有1個或多個，各形參之間用逗號間隔，當然也可以沒有，無形參時用void表示。2．函數(shù)操作除了main函數(shù)之外，與其他函數(shù)相關(guān)的操作有3個，分別是函數(shù)聲明、函數(shù)定義和函數(shù)調(diào)用。1)函數(shù)定義函數(shù)定義限定了函數(shù)的具體功能。函數(shù)定義包含函數(shù)頭和函數(shù)體。在函數(shù)頭中說明該函數(shù)有無返回值、函數(shù)名及有無形參；函數(shù)體中為完成其功能的語句。一般形式為返回值類型 函數(shù)名(形參列表){函數(shù)體語句;}在C51中，所有的函數(shù)都只能定義一次，而且包括主函數(shù)main在內(nèi)，都是平行的，也就是說，在一個函數(shù)的函數(shù)體內(nèi)，不能再定義另一個函數(shù)，即不能嵌套定義。2)函數(shù)調(diào)用函數(shù)的調(diào)用就是函數(shù)的執(zhí)行過程，或者說函數(shù)只有通過調(diào)用才得以執(zhí)行。調(diào)用的一般形式為函數(shù)名(實參列表);main函數(shù)可以調(diào)用其他函數(shù)(不包括中斷函數(shù))，而不允許被其他函數(shù)調(diào)用；其他函數(shù)可以互相調(diào)用，且可以被調(diào)用多次。因此，C51程序的執(zhí)行總是從main函數(shù)開始，完成對其他函數(shù)的調(diào)用后再返回到main函數(shù)，最后在main函數(shù)中結(jié)束整個程序執(zhí)行；一個C51源程序必須有且只能有一個主函數(shù)main。形參在函數(shù)定義中出現(xiàn)，只有類型與名字，稱之為形式參數(shù)；實際參數(shù)在函數(shù)被調(diào)用時由調(diào)用者給出實際的數(shù)值，所以稱為實參。形參與實參之間的聯(lián)系是傳遞數(shù)據(jù)，發(fā)生函數(shù)調(diào)用時，調(diào)用者將實參的值傳送給被調(diào)函數(shù)的形參，從而實現(xiàn)主調(diào)函數(shù)向被調(diào)函數(shù)的數(shù)據(jù)傳送。形參與實參都為局部變量，形參在函數(shù)定義的函數(shù)體內(nèi)使用，離開該函數(shù)則不能使用；實參在主調(diào)函數(shù)中使用，進入被調(diào)函數(shù)后，實參變量也不能使用。函數(shù)的形參和實參還具有以下特點：(1)形參變量只有在被調(diào)用時才分配內(nèi)存單元，在調(diào)用結(jié)束時，即刻釋放所分配的內(nèi)存單元。(2)實參可以是常量、變量、表達式、函數(shù)等，無論實參是何種類型的量，在發(fā)生函數(shù)調(diào)用時，它們都必須具有確定的值，以便把這些值傳送給形參。(3)實參和形參在數(shù)量上，類型上，順序上應(yīng)嚴格一致，否則會發(fā)生“類型不匹配”的錯誤。(4)函數(shù)調(diào)用中發(fā)生的數(shù)據(jù)傳送是單向的。即只能把實參的值傳送給形參，而不能把形參的值反向地傳送給實參。因此在函數(shù)調(diào)用過程中，形參的值發(fā)生改變，而實參中的值不會變化。3)函數(shù)聲明C程序書寫靈活，沒有嚴格的要求，但是當被調(diào)函數(shù)的函數(shù)定義出現(xiàn)在主調(diào)函數(shù)之后時，必須要在調(diào)用之前進行函數(shù)聲明，告訴編譯器有這樣一個函數(shù)存在，才能夠根據(jù)它的特點為其分配必要的內(nèi)存單元。函數(shù)聲明的一般形式為返回值類型 函數(shù)名(形參列表);函數(shù)聲明實際就是函數(shù)定義時的函數(shù)頭，一個函數(shù)可以聲明多次，也可以在所有函數(shù)之前只聲明一次。3．舉例【例2-1】延時200?ms～2?s。寫出函數(shù)定義、函數(shù)聲明及函數(shù)調(diào)用。延時函數(shù)無需返回值；延時時間在200～2000?ms之間是可以變化的，可定義一個形參來控制延時時間的變化；總之滿足該要求的延時函數(shù)最好為無返有參函數(shù)。/*函數(shù)聲明*/voiddelay(uinta);/*函數(shù)調(diào)用*/delay(600); //延時600ms，600為實參delay(2000); //延時2s，2000為實參/*函數(shù)定義*/voiddelay(uinta){uinti,j; for(i=0;i<a;i++)for(j=0;j<130;j++);}【例2-2】說明下面給出的函數(shù)的特點。voidlcdkaixianshi(void){P0=0x3f;RW=0;RS=0;E=1;E=0;}上述為函數(shù)定義，函數(shù)名為lcdkaixianshi，無返回值，無形參。改正圖2-4中的錯誤，重新下載，觀看結(jié)果。源程序如下：/*預處理*/#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint/*全局變量定義*/sbitRED=P2^0;sbitGRE=P2^1;sbitBLU=P2^2;/*函數(shù)聲明*/voiddelay(uinta);//delay()函數(shù)聲明main(){ while(1) { RED=0;GRE=0;BLU=0;delay(60);//delay()函數(shù)調(diào)用 RED=0;GRE=0;BLU=1;delay(60); RED=0;GRE=1;BLU=0;delay(60); RED=0;GRE=1;BLU=1;delay(60); RED=1;GRE=0;BLU=0;delay(60); RED=1;GRE=0;BLU=1;delay(60); RED=1;GRE=1;BLU=0;delay(60); }}/*函數(shù)定義，main()除外*/voiddelay(uinta)//delay()函數(shù)定義{uinti,j;for(i=0;i<a;i++)for(j=0;j<1827;j++);}當控制系統(tǒng)的功能較為復雜，源程序較長時，在main函數(shù)之前對編寫的所有函數(shù)先進行聲明，在main函數(shù)之后再寫函數(shù)定義，可使源程序便于查看?！倦S堂練習2-4】(1)延時1?ms。寫出函數(shù)定義、函數(shù)調(diào)用及函數(shù)聲明。(2)聲明一個函數(shù)disp。要求：無返回值；有一形參，形參類型為無符號字符型，形參名自定。并寫出該函數(shù)的調(diào)用語句。2.3.3七色發(fā)光手電為了實現(xiàn)七色發(fā)光手電的功能，編程時，主要解決以下幾個問題：(1)開始鍵的檢測。在第一次檢測到開始鍵閉合時，延時10ms去除抖動，再進行第二次檢測。(2)手電顏色變換規(guī)律。第1次按下：發(fā)出白色光，RED=0，GRE=0，BLU=0；第2次按下：發(fā)出黃色光，RED=0，GRE=0，BLU=1；第3次按下：發(fā)出紫色光，RED=0，GRE=1，BLU=0；第4次按下：發(fā)出紅色光，RED=0，GRE=1，BLU=1；第5次按下：發(fā)出青色光，RED=1，GRE=0，BLU=0；第6次按下：發(fā)出綠色光，RED=1，GRE=0，BLU=1；第7次按下：發(fā)出藍色光，RED=1，GRE=1，BLU=0；第8次按下：熄滅，RED=1，GRE=1，BLU=1。(3)統(tǒng)計開始鍵閉合的次數(shù)。定義變量cishu，初值為0，最大值為8。開始鍵每閉合一次，cishu加1。(4)根據(jù)變量cishu進行8分支。用switch語句根據(jù)上述顏色的變換規(guī)律實現(xiàn)8分支。源程序如下：/*預處理*/#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint