STC16F初探——点亮LED灯

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STC16F初探——点亮LED灯

写在前面：这篇文章是想记录笔者的一些学习心得，笔者尚且是一名学生，对于专业知识只是略微入门，文章中可能会有许多错误之处，还望各位多多指正。

文章目录

• 前言
• 0 前置知识
• 1 硬件设计
• • 1.1 连接方式选择
  • 1.2 具体连接
• 2 代码实现
• • 2.1 I/O口初始化
  • • 2.1.1 I/O口的工作模式
    • 2.1.1 配置I/O工作模式
  • 2.2 点亮LED灯
  • 2.3 改进代码
• 总结

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前言

 STC16F40k单片机是STC新一代的16位单片机，同时不需要外部晶振和外部复位。相同的工作频率下，STC16F工作速度远远快于传统8051单片机。同时提供了低功耗模式，以及丰富的数字外设。STC16F算是STC公司的新发展，只是STC16F的库函数不完善，网上资料也较少，在学习过程中，基本要自己摸索。
 本文是对于STC16F的初步使用，关于管脚的基本配置以及点灯操作，本文思路是通过如何实现点亮LED灯，来进行学习。
 使用的单片机为STC16F40K，编译环境为keilC251。

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0 前置知识

 LED灯即发光二极管，对于点亮发光二极管，只需要在使元件电压降 > 导通压降即可。对于普通的发光二极管而言，导通压降通常为2V，而单片机的工作电压通常为3.3V > 2V，所以我们只要给二极管的阳极通高电平，阴极通低电平即可实现点亮，如图1所示。

图1 LED灯的点亮   所以我们如果想要通过控制单片机管脚的电平来点亮LED灯，就有三种连接方式，如图2所示。

1 硬件设计

1.1 连接方式选择

 根据前置知识，我们已经知道如何通过控制LED两极的电压电平，实现点亮LED灯了，那么我们只需要将LED灯连接到单片机的管脚上，再通过控制单片机管脚的电平，就可以实现控制LED灯的亮灭了。而LED灯的连接方式，有且仅有三种连接方式，如图2所示。

图2 LED灯的连接方式  接下来的问题便是具体选择何种连接方式了。对于图2.c而言，我们知道普通发光二极管只有两种正常状态，即导通与截止，而图2.a与图2.b，一个管脚通过控制管脚的高低电平，已经可以实现控制二极管的两种状态了，就不需要连接两个管脚。
 通常情况下，我们选择图2.b的连接方式，因为单片机的灌电流通常大于拉电流，粗略计算一下，LED灯点亮时电流为5mA左右，而STC16单片机的拉电流为270uA，灌电流为20mA，所以只能选择图2.b的连接方式，才能保证多个LED灯的稳定运行。

灌电流：指电流方向为流入单片机I/O口方向的电流
拉电流：指电流方向为流出单片机I/O口方向的电流

1.2 具体连接

  根据上述的连接方式选择，笔者的STC16F开发板的具体连接如图3所示

图3 LED灯的连接方式  其中，LED网络端口连接了STC16F单片机的P2.0管脚，而D3V的红灯作为单片机的上电指示灯。

2 代码实现

2.1 I/O口初始化

 在实现具体的硬件设计后，我们只需要利用程序控制单片机管脚的高低电平，就可以实现LED灯的点亮了，那么如何控制STC16F的管脚。根据SCT16F的数据手册的管脚图，如图4所示

图4 STC16F管脚图  从图4管脚图中可以看出，STC16F40K总共有64根管脚，其中P0~P7，共60个标准I/O口。根据数据手册中，我们知道所有的I/O的上电后的初始状态为高阻输入状态（即输出电平即不是高电平也不是低电平），所以我们必须设置I/O口模式。

2.1.1 I/O口的工作模式

 根据数据手册，我们可以了解到STC16F中的每个I/O口均有四种工作方式：准双向口、推挽输出、高阻输入、开漏输出，如图5所示。

图5 I/O口工作模式  对于我们点亮LED灯，我们只需要给管脚P2.0一个低电平，不用输出电流，只需要接收较大的灌电流即可，所以，我们选择让管脚作为准双向口的工作模式。

2.1.1 配置I/O工作模式

 根据前面我们已经知道了，我们只需要配置好管脚模式，然后再令管脚电平为低，即可实现我们的点亮LED灯了，那么，如何配置I/O口的工作模式呢？
 根据数据手册8.2配置I/O口，可以得知，我们需要控制两个寄存器PnM0和PnM1，来实现对管脚工作模式的控制，如图6所示。

图6 配置I/O口模式  根据图5与图6，我们要配置P2.0口具体的代码如下：

	P2M0 = 0x00;//配置P2口模式P2M1 = 0x00;

初始化：即在我们实现代码控制之前，将元件设置为相应的工作状态，配置好相应的时钟信号，从点灯过程中，配置I/O口的工作模式就可以认为对I/O进行初始化

2.2 点亮LED灯

 当我们配置好I/O口的工作模式后，点亮LED就一个非常简单的事情了，找到LED灯连接的管脚，再令管脚变为所需的电平即可了，具体代码如下：

#include "STC16F.h"sbit LED = P2^0;int main()
{P2M1 = 0x00;//配置P2口模式为准双向口P2M0 = 0x00;while(1){LED = 0;//点亮LED灯}return 0;
}

2.3 改进代码

 根据前面的2.2点亮LED灯，我们已经可以实现点亮LED灯的基本任务了，只是对于我们的代码可以进行模块化的处理，将初始化的过程与工作过程模块化，或许对于点亮LED灯这样简单的工作，有点多余，但是对于未来较为复杂的过程，先思考模块的组合关系，再考虑各模块的具体实现，是有助于我们将复杂的问题简单化的。改进代码如下：

#include "STC16F.h"#define uint 		unsigned int
#define uchar		unsigned char
#define LED_Light	LED = 0;	//实现LED亮
#define LED_Dark	LED = 1;	//实现LED灭sbit LED = P2^0;void Pin_Init(void);
void Delayms(uint ms);void main(void)
{Pin_Init();while(1){LED_Light;Delayms(1000);LED_Dark;Delayms(1000);}
}void Pin_Init(void)	//配置管脚初始化函数
{P2M0 = 0x00;	//令P2口为准双向口P2M1 = 0x00;
}void Delayms(uint ms)	//毫秒级延时函数 参数ms，即为延时的毫秒
{uchar i;while(ms--)for(i=0;i<123;i++);
}

 这样我们就大致完成了我们的目标，实现初步控制LED灯，同时实现了LED灯一秒的闪烁。

自顶而下的编程思想：将复杂的问题拆分成多个子问题，在每次编程过程中，只是解决一个个的小问题，减少思考的难度。
对于硬件开发，将硬件接口的控制，与应用层分开，有利于未来对应用层算法函数的调用，而不需要考虑不同硬件带来的不同。

总结

 本文只是对于STC16F的初步学习，甚至确切地说，只是学习熟悉STC16F单片机的管脚以及数据手册，点灯是非常简单的一个控制，STC16F有着非常强大的功能，以及丰富的外设，点灯只是漫漫长路的起点，或许我们只是刚刚站在了山脚之下。
 这篇文章，一方面只是为了记录个人的学习，对于学习内容有所总结与归纳；另一方面是，希望尝试写自己的博客，对于自己的成长有所记录。所以，无论在技术上，还是在博客的内容上，笔者都尚且只是一个懵懂无知的少年，如果这其中，有任何错误之处，还希望大家能及时指出，多多指点。