高级流水灯水滴效果.docx
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高级流水灯水滴效果
简介
学习嵌入式第一个例子通常都是控制一个LED亮灭，然后是花样繁多的流水灯，但不管灯的花样如何变化，单个LED的亮度没有变化，只有亮、灭两个状态，本章我们实现如何控制LED的亮度。
1什么是PWM
脉冲宽度调制（PulseWidthModulation，简称PWM），是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种技术。
在本章的应用中可以认为PWM就是一种方波。
比如图1：
（原文件名:
120611_0.png）图1方波
是周期为10ms，占空比为60%的PWM。
占空比：
高电平在一个周期之内所占的时间比率。
2硬件设计
在例说51单片机的第三章，我们讲过如何控制开发板上LED的亮灭。
首先译码器输出端LEDS6为低，T10导通，给8个LED供电，然后通过缓冲器8个输出端BD0~BD7的控制LED的亮灭（低亮高灭）。
（原文件名:
120611_1.png）图2LED硬件连接
如果BD口输出高低不断变化，则LED会闪烁；如果这种高低电平变化非常快，由于人的视觉暂留现象，LED就会出现不同的亮度。
3软件设计
3.1PWM能否控制亮度
下面我们就用实践验证PWM是否能够控制LED的亮度，测试代码如下：
程序清单L1：
验证PWM能否控制LED的亮度
1 #include
2 #include"my_type.h"
3 #include"hw_config.h"
4
5
6 voidmain（void）
7 {
8 u8i=0;
9
10 //使能独立LED的供电，即LEDS6输出低电平
11 LEDEN=0;
12 ADDR0=0;
13 ADDR1=1;
14 ADDR2=1;
15 ADDR3=1;
16
17 //第一个LED亮
18 P0=0xFE;
19
20 while
（1）
21 {
22 for（i=0;i<250;i++）
23 {
24 if（i<10）
25 {
26 P0&=0xFD; //第二个灯亮
27 }
28 else
29 {
30 P0|=0x02; //第二个灯灭
31 }
32 }
33 }
34 }
L1（22-32）：
这段代码实现P0.1输出占空比为96%的方波，而P0.0恒为低。
P0.1输出如图3所示（受纸张限制，图中高低电平长度比例和实际有偏差）。
（原文件名:
120611_2.png）图3
下载验证：
从开发板上可以看到运行效果，D1比D2亮。
（这里说明一点：
当P0输出低电平时，LED亮，所以，PWM的占空比越小越亮）。
3.2产生8个亮度级别
3.1节的例子证实了我们的设想，PWM可控制LED的亮度，下面我们设计几组占空比不同的PWM，看看对LED亮度的控制效果。
代码如下：
程序清单L2：
不同占空比对LED亮度的控制
1 #include
2 #include"hw_config.h"
3 #include"my_type.h"
4
5
6 //亮度级别表
7 codeu8LightLevel[8]={0,1,2,4,8,16,32,64};
8
9 voidmain（void）
10 {
11 u8i=0;
12 u8j=0;
13 u8k=0;
14 u8temp=0;
15
16 //使能独立LED的供电，即LEDS6输出低电平
17 LEDEN=0;
18 ADDR0=0;
19 ADDR1=1;
20 ADDR2=1;
21 ADDR3=1;
22
23 //开始全灭
24 P0=0xFF;
25
26 while
（1）
27 {
28 //P0端口输出8组占空比不同的PWM
29 for（i=0;i<64;i++）
30 {
31 for（j=0;j<8;j++）
32 {
33 if（LightLevel[j]<=i）
34 {
35 temp|=（1<36 }
37 else
38 {
39 temp&=~（1<40 }
41 }
42
43 P0=temp;
44 }
45 }
46 }
L2（29-45）.此段程序是让P0口输出8组占空比不同的PWM，如图4：
（原文件名:
120611_3.png）图4
下载验证：
从开发板上可以看到运行效果，从D1到D8的亮度逐渐增大。
3.3水滴下落效果
根据PWM可控制LED亮度的原理，我们用8个LED实现水滴下落的效果。
第一步，水滴逐渐变大，用D1从暗变亮模拟；第二步，水滴下落，带有拖尾效果，LED逐个亮，移动速度加快，且越靠前的LED亮度越大。
程序清单L3水滴流水灯
1 #include
2 #include"hw_config.h"
3 #include"my_type.h"
4
5 //亮度级别表
6 codeu8LightLevel[8]={0,1,2,4,8,16,32,64};
7
8 //水滴时间，实现加速效果
9 codeu8LightTime[16]={16,15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1};
10
11
12 voidmain（void）
13 {
14 u8i,j,k;
15 u8temp,count;
16 u8state;
17
18 //使能独立LED的供电，即LEDS6输出低电平
19 LEDEN=0;
20 ADDR0=0;
21 ADDR1=1;
22 ADDR2=1;
23 ADDR3=1;
24
25 while
（1）
26 {
27 //开始全灭
28 P0=0xFF;
29
30 //---------------水滴逐渐变大（第一个LED亮度逐渐变大）---------
31 for（i=0;i<64;i++）
32 {
33 //一个亮度级别发送64个脉冲
34 for（j=0;j<64;j++）
35 {
36 P0=0xFE;
37 //以i为亮度级别，随着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 }
47
48 //----------------------水滴降落过程---------------------
49 for（state=0;state<16;state++）
50 {
51 //每一状态维持LightTime[state]个脉冲
52 for（count=0;count<=LightTime[state];count++）
53 {
54 //temp记录8个LED的状态，0代表亮，1代表灭
55 temp=0x00;
56
57 //一个脉冲长度j从0到63
58 for（j=0;j<64;j++）
59 {
60 //根据亮度表，依次确定8个LED当前状态，亮或灭
61 for（k=0;k<8;k++）
62 {
63 //以j为亮度级别，每个LED亮度不一样
64 if（LightLevel[k]==j）
65 {
66 temp|=（1<67 }
68 }
69
70 if（state<=7）
71 {
72 P0=~（（~temp）>>（7-state））;
73 }
74 else
75 {
76 P0=~（（~temp）<<（state-7））;
77 }
78 }
79 }
80 }
81 }
82 }
L2（31-46）.实现水滴变大效果，这段代码的作用可用图形表达，如图5：
（原文件名:
120611_4.png）图5
控制D1由暗变亮，用了64个亮度级别，每个级别发送64个脉冲。
L2（49-81）.实现水滴下落。
代码就不逐行解释了，大家可根据注释自己分析，主要说一下实现的方法。
定义LED有8个亮度级别，若用开发板上的8个LED表示，如图6：
（原文件名:
120611_5.png）图6
图中的红色面积代表亮度程度。
实现流水效果的方法就是：
让所有的亮度依次经过在所有LED，如图7：
（原文件名:
120611_6.png）图7
状态的持续时间从0-15逐渐减小，以模拟水滴加速。
下载验证：
下载到开发板上，可以看到水滴下落效果。
3.4定时器产生PWM
前面3个例子中，我们用循环语句虽然能产生占空比不同的PWM，但PWM的周期不好控制，对此，我们学习如何用定时器产生特定周期PWM。
关于8051定时器的使用方法，大家可以参考例说51单片机的4章和5章。
我们用定时器0产生PWM，代码如下：
程序清单L4定时器0产生PWM
1 #include
2 #include"hw_config.h"
3 #include"my_type.h"
4
5
6 //亮度级别表
7 codeu8LightLevel[8]={1,2,4,8,16,28,50,64};
8
9 //函数声明
10 voidtimer0_init（void）;
11
12 voidmain（void）
13 {
14 //使能独立LED的供电，即LEDS6输出低电平
15 LEDEN=0;
16 ADDR0=0;
17 ADDR1=1;
18 ADDR2=1;
19 ADDR3=1;
20
21 timer0_init（）;
22
23 while
（1）
24 {
25 }
26 }
27
28 /**********************************************************
29 函数名称：
timer0_init
30 功 能：
初始化定时器0
31 **********************************************************/
32 voidtimer0_init（void）
33 {
34 TMOD=0x01; //运行模式1
35 TH0 =0xFF; //10us中断
36 TL0 =0xFA;
37 EA =1; //开启中断
38 ET0 =1;
39 TR0 =1; //启动定时器
40
41 }
42
43 /************************************************************
44 函数名称：
timer0_overflow
45 功 能：
定时器0溢出中断
46 ************************************************************/
47 voidtimer0_overflow（void）interruptTIMER0_OVERFLOW
48 {
49 u8i,temp=0;
50 staticu8count=0;
51
52 count++;
53 count%=64;
54
55 for（i=0;i<8;i++）
56 {
57 if（LightLevel<=count）
58 {
59 temp|=（1<60 }
61 else
62 {
63 temp&=~（1<64 }
65 }
66
67 P0=temp;
68
69 TR0=0;
70 TH0=0xFF; //重新赋值
71 TL0=0xF7;
72
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