1.2 I/O引脚驱动LED

LED（发光二极管）是51单片机系统中最常见的一种指示型外部设备，是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；其主要结构是一个PN结，具有单向导电性，常常用于指示某个开关量的状态。LED的实物如图1.2所示。

图1.2 红色的发光二极管实物

说明：发光二极管有红、黄、绿等多种不同颜色及不同的大小（直径），还有高亮等型号，它们主要的区别是封装、功率和价格。

1.2.1 LED的工作原理

发光二极管LED和普通二极管一样，具有单向导电性，当加在发光二极管两端的电压超过了它的导通电压（一般为1.7～1.9V）时就会导通，当流过它的电流超过一定电流（一般为2～3mA）时则会发光。51单片机系统中发光二极管的典型应用电路如图1.3所示。

图1.3 51单片机系统中LED的典型应用电路图

图1.3中P1端口上的LED驱动方式称为“拉电流”驱动方式，当51单片机I/O引脚输出高电平时，发光二极管导通发光；当51单片机I/O引脚输出低电平时，发光二极管截止。图1.3中P3端口上的LED驱动方式称为“灌电流”驱动方式，当51单片机引脚输出低电平时，发光二极管导通发光；当51单片机引脚输出高电平时，发光二极管截止。

图1.3中的电阻均为限流电阻，当电阻值较小时，电流较大，发光二极管亮度较高；当电阻值较大时，电流较小，发光二极管亮度较低。一般来说该电阻值选择范围为1～10kΩ，具体电阻的选择与该型号单片机的I/O口驱动能力、LED的型号及系统的功耗有关。

说明：P1端口不直接用I/O引脚驱动LED，而是外加了VCC，原因是51单片机I/O口的驱动能力有限；同理，P3中的电阻值不宜过小，因为51单片机I/O口吸收电流的能力也有限，过大的电流容易烧毁单片机。

1.2.2 应用实例——LED闪烁和流水灯

1. LED闪烁实例

LED闪烁实例中使用51单片机控制8个LED间隔亮、灭，形成闪烁效果，这种效果常常用于指示单片机系统的运行状态。

图1.4是LED闪烁实例的电路图，8个LED使用灌电流的驱动方式连接在51单片机的P1端口上，表1.2是实例使用的典型器件说明。

表1.2 LED闪烁实例器件列表

图1.4 LED闪烁实例电路图

在实例中，51单片机通过一个软件延时程序控制P1端口轮流输出高电平和低电平，驱动发光二极管发光和熄灭，【例1.1】是LED闪烁实例的代码。

【例1.1】 代码使用两个嵌套的for循环语句来控制延时，当到达延时之后使P1输出电平翻转。

        #include ＜AT89X52.h＞
        main（）
        {
          unsigned char i，j；
          P1 =0x00；                     //初始化P1 输出，LED全亮
          while（1）
          {
            for（i=0；i＜200；j++）      //for循环软件延时
            {
              for（j=0；j＜50；j++）；
            }
            P1 =～P1；                   //P1 端口输出的电平翻转，形成闪烁
          }
        }

2. 流水灯实例

流水灯实例使用51单片机控制8个LED轮流点亮，常常用于指示单片机系统的工作进程，或者用于构造特殊效果。例如，用红、绿、黄三种颜色来制造舞台效果等。

流水灯实例的电路图和LED闪烁实例相同，如图1.4所示，【例1.2】是流水灯实例的代码。

【例1.2】 与LED闪烁实例类似，51单片机使用两个嵌套的for循环语句来进行软件延时，当延时完成之后使用“＜＜”移位语句将当前输出高电平的P1端口引脚向高位移动一位，由于“＜＜”语句不带进位功能（即到达最高位之后不会自动循环到最低位），所以需要用一个判断语句将点亮端口位移动到最低位。

        #include ＜AT89X52.h＞
        main（）
        {
          unsigned char i，j；
          unsigned char LED；
          LED=0x01；                          //最低位LED点亮
          P1 =～LED；                         //灌电流驱动
          while（1）
          {
            for（i=0；i＜250；i++）           //软件延时
            {
              for（j=0；j＜250；j++）；
            }
              if（LED==0x80）
        //判断是否到最高位，如果流水到头，则折返到最低位点亮
              {
                LED=0x01；
              }
              else
              {
                LED=LED ＜＜1；               //移位，行程流水
              }
              P1 =～LED；
          }
        }
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