如何用單片機(jī)電路點(diǎn)亮led？

前面介紹了很多概念知識(shí)，做了很多準(zhǔn)備工作，從這一節(jié)開(kāi)始，我們正式開(kāi)始單片機(jī)的學(xué)習(xí)。我們將使用單片機(jī)完成一項(xiàng)非常簡(jiǎn)單的工作：點(diǎn)亮一個(gè)發(fā)光二極管（即LED：Light-Emitting Diode）。

LED簡(jiǎn)介

先簡(jiǎn)單介紹一下LED。LED是一種半導(dǎo)體器件，大家其實(shí)對(duì)LED并不陌生，各種電器的指示燈、手機(jī)鍵盤(pán)燈、LED液晶屏的背光、高亮LED手電筒等，都是通過(guò)LED發(fā)光的。LED有兩種主要用途，一種是作為指示燈；另一種是照明。照明用的LED一般都是大功率LED，需要較大的電壓電流才能正常工作。而這里我們要用到的則是用作指示燈的小功率LED。常見(jiàn)的小功率LED，在它的正負(fù)極加上3V左右的電壓，就會(huì)發(fā)光，正常發(fā)光的時(shí)候，電流大概是2~5mA。這里要注意，LED有正負(fù)極之分，接反了不會(huì)發(fā)光。另外，電壓也不可太高，那樣會(huì)燒壞LED。關(guān)于LED更詳細(xì)的介紹，大家可以參考電子元器件介紹之類的書(shū)籍。

電路設(shè)計(jì)

前面已經(jīng)介紹了，單片機(jī)的IO口能輸出高低電平，點(diǎn)亮LED就是通過(guò)IO口輸出電平實(shí)現(xiàn)的。如果我們把LED的正極接在電源正極，負(fù)極接在單片機(jī)的一個(gè)IO口上。讓單片機(jī)的IO口輸出低電平，也就是接近0V的電壓，這時(shí)LED兩端有電壓差，就能發(fā)光；如果IO口輸出高電平，LED就會(huì)熄滅。

由于我們用的51單片機(jī)是5V供電，而LED需要3V電壓，所以我們需要在LED上串聯(lián)合適的電阻，否則會(huì)燒壞器件。我們可以選用P0~P3共32個(gè)IO口中的任何一個(gè)，這里選擇的是P1.0。電路圖如下，電阻取值推薦為330Ω ~ 1kΩ之間。

順便附上電阻阻值的計(jì)算過(guò)程：

1、電阻和LED串聯(lián)，LED點(diǎn)亮?xí)r總電壓5V，LED上需要3V，所以電阻上電壓是5-3=2V。

2、LED的電流為2~5mA，如果算成2mA，電阻上電壓為2V，電流為2mA，根據(jù)歐姆定律，所以阻值應(yīng)該為2V/2mA=1kΩ。

面包板搭建電路

我們?cè)谧约旱拿姘迳洗罱ǖ碾娐啡缦?，我把LED連接在P1.0端口上（萬(wàn)用板焊接的電路這里沒(méi)有提供，大家可以自己去搭建）：

開(kāi)發(fā)板的使用

如果你是用的是開(kāi)發(fā)板并且上面有LED模塊，你可以查看電路圖。例如我的開(kāi)發(fā)板電路圖：

圖中VCC通過(guò)J1接到RP1上，RP1是排阻，圖中的1號(hào)腳是公共腳，在排阻的內(nèi)部從1號(hào)腳往2~9號(hào)每個(gè)管腳之間有一個(gè)1k電阻，總共8個(gè)1k電阻排列起來(lái)，所以叫做排阻。J1相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)，其實(shí)是兩個(gè)排針構(gòu)成的插座。如果插上跳線帽，就可以導(dǎo)通；拔下跳線帽，就斷開(kāi)了。這樣設(shè)計(jì)的好處是，如果我要用LED模塊就插上跳線帽；而如果我不用LED模塊，而講IO口用于其他目的，這時(shí)LED就不會(huì)對(duì)我的電路產(chǎn)生干擾，因?yàn)長(zhǎng)ED一端接IO口，另一端接到排阻上，而排阻另一端是懸空的，沒(méi)有接入電路。

而圖中的標(biāo)號(hào)DB1~DB8又接在單片機(jī)最小系統(tǒng)電路中的P1.0~P1.7的IO口，所以在J1導(dǎo)通的情況下，P1.0~P1.7的高低電平就能控制D1~D8這八個(gè)LED的亮滅了。

具體操作

單片機(jī)的編程，我們通常使用Keil軟件。Keil軟件可以從網(wǎng)上下載，安裝過(guò)程這里不做詳細(xì)介紹，有基本計(jì)算機(jī)操作知識(shí)，安裝起來(lái)應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題。值得注意的一點(diǎn)是，安裝的時(shí)候盡量安裝到英文目錄下，最好不要用中文，以免程序運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題。

我們打開(kāi)Keil軟件，準(zhǔn)備給單片機(jī)寫(xiě)程序。大家可以按照下面的步驟進(jìn)行（這里以Keil uv4英文版為例進(jìn)行說(shuō)明。如果你使用的是Keil其他版本，操作方式基本相同）。

一、新建并配置工程

1、首先新建工程：點(diǎn)擊菜單中的Project – New uVision Project。

2、然后我們?cè)?a target="_blank">電腦上為我們的工程新建一個(gè)文件夾，這里我用的是Project01 – LED，大家可以自行命名，但最好是英文名。

3、打開(kāi)文件夾，輸入工程的名稱，點(diǎn)擊保存。這里我輸入的是LED。

4、然后彈出一個(gè)窗口，讓我們選擇單片機(jī)的型號(hào)。我們用到的是STC89C52RC，而這里面可能沒(méi)有STC單片機(jī)，我們只需要選擇完全兼容STC的Atmel系列AT89C52單片機(jī)，點(diǎn)擊OK確認(rèn)即可。

5、隨后會(huì)彈出一個(gè)窗口，提示我們是否需要添加8051的啟動(dòng)代碼到工程中，點(diǎn)擊否即可（如果我們需要使用自定義的啟動(dòng)代碼，則可以點(diǎn)是，然后修改啟動(dòng)代碼。而我們編程用的是C語(yǔ)言，一般情況下不需要修改啟動(dòng)代碼。至于啟動(dòng)代碼有什么用處，則可以等到我們對(duì)單片機(jī)了解的比較深入的時(shí)候再查找相關(guān)資料進(jìn)行學(xué)習(xí)）。

6、下面我們對(duì)工程進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置。右擊Target 1，選擇第一項(xiàng)Options for Target ‘Target1’…，彈出工程屬性設(shè)置窗口。

7、我們打開(kāi)Output標(biāo)簽，并勾選Create HEX File，然后點(diǎn)擊OK確認(rèn)即可。

二、新建源文件并添加至工程中

1、工程新建并配置完成了，下面我們開(kāi)始新建程序源文件。點(diǎn)擊菜單中的File-New，出現(xiàn)一個(gè)新的文件，如圖。

2、然后我們點(diǎn)擊保存按鈕，將其保存到工程文件夾Project01 – LED中，保存為擴(kuò)展名是“.c”的文件，如main.c。這里大家要注意的是，源文件其實(shí)只是一個(gè)普通的文本文件，不過(guò)擴(kuò)展名是c而不是txt。我們剛剛新建main.c文件的操作，也可以通過(guò)在資源管理器中新建文本文檔，然后重命名為main.c的方式進(jìn)行。

3、源文件新建好了。源文件只是一個(gè)獨(dú)立的文本文件，而工程文件現(xiàn)在和剛剛新建的源文件還是完全獨(dú)立、沒(méi)有關(guān)聯(lián)的。我們要把剛剛新建的main.c文件添加到我們的工程中來(lái)：右擊Target 1/Source Group 1，并選擇菜單中的Add Files to Group ‘Source Group 1’…來(lái)添加文件。

4、雙擊需要添加的文件main.c，或者選中它再點(diǎn)擊Add按鈕，從左邊的Project窗口就可以看到，文件就已經(jīng)被添加到工程中了。這時(shí)彈出的窗口并沒(méi)有關(guān)閉，因?yàn)檫@樣可以方便繼續(xù)添加其他文件。因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在只需添加一個(gè)文件并且添加好了，所以點(diǎn)擊Close關(guān)閉彈出的窗口。

三、編寫(xiě)程序并編譯

1、我們打開(kāi)main.c，開(kāi)始正式編寫(xiě)程序了。我們編寫(xiě)的程序如下并保存。至于這個(gè)程序是什么含義，之后將詳細(xì)介紹。注意一點(diǎn)，我給出的程序中設(shè)置的LED是P1.0，如果你的開(kāi)發(fā)板或者自己搭建的電路中LED的IO口不是P1.0，你需要照著我給出的格式修改sbit那一行。這一點(diǎn)也充分體現(xiàn)了，單片機(jī)編程是和實(shí)際硬件電路息息相關(guān)的，程序和電路要配套，才能正常運(yùn)行。

#include

sbit LED = P1^0;

void main()

{

LED = 0;

while(1);

}

2、點(diǎn)擊左上方的雙箭頭按鈕編譯全部文件，我們看到下方的輸出窗口顯示編譯完成，“creating hex file from ‘LED’”表明已經(jīng)編譯時(shí)創(chuàng)建了HEX文件（HEX文件是十六進(jìn)制文件，將燒寫(xiě)進(jìn)單片機(jī)。相當(dāng)于Windows中的可執(zhí)行文件“.exe”），“0 Error(s), 0 Warning(s).”表示編譯成功，程序也沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤。如果提示你的程序有錯(cuò)，請(qǐng)細(xì)心的檢查一下，有沒(méi)有發(fā)生漏掉分號(hào)等情況。

四、燒寫(xiě)程序到單片機(jī)中

在工程文件夾下，我們可以看到生成的LED.hex文件，這正是我們所需要的。下面我們將把LED.hex文件燒寫(xiě)進(jìn)單片機(jī)。前面已經(jīng)介紹了單片機(jī)程序下載相關(guān)知識(shí)，這里我們將介紹下載程序的一般步驟。由于大家使用的電腦、開(kāi)發(fā)板等都不完全一樣，有可能會(huì)下載失敗。希望下載沒(méi)有成功的讀者不要灰心，關(guān)于下載失敗如何處理，請(qǐng)繼續(xù)看后面內(nèi)容。下載程序的操作步驟如下：

1、設(shè)置單片機(jī)型號(hào)，這里我們?cè)O(shè)置單片機(jī)為STC89C52RC。

2、設(shè)置串口端口號(hào)，波特率等參數(shù)。由于我們一般用的是USB轉(zhuǎn)串口芯片，不是真正的RS232串口，所以串口號(hào)不固定，每次插上轉(zhuǎn)接板或單片機(jī)學(xué)習(xí)板時(shí)，我們應(yīng)打開(kāi)設(shè)備管理器如圖（XP系統(tǒng)：右擊“我的電腦”→“屬性”→“硬件”→“設(shè)備管理器”；Win7系統(tǒng)：右擊“計(jì)算機(jī)”→“管理”→“設(shè)備管理器”）。找到端口（COM和LPT）選項(xiàng)，展開(kāi)，里面會(huì)有一個(gè)類似“Prolific USB-to-Serial Comm Port(COM1)”或者“USB-SERIAL CH431(COM1)”的項(xiàng)。括號(hào)里面的COMx就是我們要找的端口號(hào)。填到STC-ISP中就可以了（如果有多項(xiàng)不知道是哪一個(gè)，可以插拔單片機(jī)學(xué)習(xí)板看哪項(xiàng)會(huì)刷新）。如果很不幸，你的串口號(hào)很大，超出STC-ISP可設(shè)置的范圍了，可以右擊設(shè)備管理器中顯示的那一項(xiàng)更改COM端口序號(hào)。波特率等選項(xiàng)一般按默認(rèn)即可，不需設(shè)置。

3、點(diǎn)擊“打開(kāi)程序文件”，選擇要燒寫(xiě)的單片機(jī)程序HEX或BIN文件。HEX或BIN文件是編譯之后的機(jī)器碼，打開(kāi)后可以在STC-ISP右側(cè)程序文件中看到對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)字。你可以選擇自己寫(xiě)的程序產(chǎn)生的機(jī)器碼，也可以在STC-ISP的test-hex目錄中找一些測(cè)試程序。這里我們選擇剛剛編譯生成的HEX文件。

4、先點(diǎn)擊“下載”，然后再打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，給單片機(jī)上電。稍后STC-ISP就會(huì)顯示正在燒寫(xiě)程序。如果點(diǎn)擊“下載”前忘了先關(guān)電源，或者程序沒(méi)能下載，不需要點(diǎn)擊“停止”按鈕，直接斷電再上電嘗試即可。一般幾秒鐘就能下載完成，STC-ISP中會(huì)顯示下載成功。

五、觀察程序執(zhí)行結(jié)果，有必要的時(shí)調(diào)試程序。

一般程序下載完成后，如果P1.0口接有LED，電路連接無(wú)誤，LED就會(huì)奇跡般的亮起來(lái)。我們就成功的讓單片機(jī)執(zhí)行了我們自己寫(xiě)的程序。每個(gè)初學(xué)單片機(jī)的人在看到這一幕的時(shí)候，往往都會(huì)激動(dòng)萬(wàn)分，正如我第一次學(xué)習(xí)單片機(jī)一樣開(kāi)心。由于這里的程序非常簡(jiǎn)單，基本不需要調(diào)試。這時(shí)你就可以向好友炫耀一下，展示你的勞動(dòng)成果了。