1. I/O 口的結(jié)構(gòu)及特點
Atmega8 有23 個I/O 引腳,分成3 個8 位的端口B、C 和D,其中C 口只有7 位
Atmega8 采用3個8位寄存器來控制I/O端口,它們分別是:方向寄存器DDRx、數(shù)據(jù)寄存器PORTx、輸入引腳寄存器PINx
x為B或C 或D,分別代表B口、C口或D 口;
n為0~7,代表寄存器中的位置;
其中DDRx 和PORTx 是可讀寫寄存器,而PINx 為只讀寄存器;
每個I/O引腳內(nèi)部都有獨立的上拉電阻電路,可通過程序設(shè)置內(nèi)部上拉電阻是否有效。
方向寄存器DDRx中的每個位用于控制I/O口一個引腳的輸入輸出方向,即控制I/O口的工作模式為輸出模式還是輸入模式。
當(dāng)DDRxn=1 時,I/O 的Pxn 引腳處于輸出模式。此時
若PORTxn=1時,I/O引腳呈高電平,同時可提供輸出20mA 的電流;
若PORTxn=0時,I/O引腳呈低電平,同時可吸收20mA 的電流。
當(dāng) DDRxn=0 時,I/O 的Pxn 引腳處于輸入模式。此時
引腳寄存器PINxn 中的數(shù)據(jù)就是外部引腳的實際電平;
此時可通過PORTxn 的設(shè)置可控制內(nèi)部的上拉電阻使用或不使用。
注意事項:
使用AVR的I/O 口,首先應(yīng)正確設(shè)置其工作模式(輸入模式還是輸出模式),設(shè)置DDRx;
當(dāng)I/O工作在輸入模式(DDRxn=0)時,讀取引腳上的電平應(yīng)取PINxn的值,而不是PORTxn的值;
當(dāng)I/O口工作在輸入模式(DDRxn=0)時,應(yīng)根據(jù)實際情況設(shè)置內(nèi)部上拉電阻,利用內(nèi)部上拉電阻可以節(jié)省外部上拉電阻;
將I/O空工作模式由輸出模式設(shè)置為輸入模式后,必須等待一個時鐘周期后才能正確的讀到外部引腳的值
2. 跑馬燈程序控制發(fā)光二極管
我們選擇用PD0~PD7來控制8個發(fā)光二極管循環(huán)點亮,從而實現(xiàn)“跑馬燈”
所以電路圖如圖所示:
問:如果改變 delay_ms 的時間會變的怎樣呢?
=> 跑馬燈的變換速度改變。
問:如果直接讓 PORTD = ( 1<
=>PORTD = ~( 1<
=>PORTD = ( 1<
問:能不能添加或修改程序,改變燈亮的順序和時間呢?
=> 改變循環(huán)條件就可以改變亮燈的順序,如把i++改為i+=2,即可實現(xiàn)隔一盞燈亮一個;
=> 亮燈時間改變延遲時間delay_ms()的傳入?yún)?shù)即可。
3. 單個LED數(shù)碼管練習(xí)
給數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g七個發(fā)光二極管加不同的電平,二極管顯示不同亮暗的組合就可以顯示不同的字形;
以1為高電平,0為低電平,給出字形碼表:
即0x3F表示的就是字型‘0’,0x06表示的就是字型‘1’......;
所以直接把這種對應(yīng)關(guān)系存到一個Char型數(shù)組里(一個Char型是8位);
想要對應(yīng)的a、b、c、d、e、f、g七個發(fā)光二極管展示亮與暗,我們選用PD0~7這8位來控制;
如:想要展示字型‘0’=>‘0’對應(yīng)字形碼是0x3F=>其中發(fā)光二極管的a~f均為亮狀態(tài)=>PD0~5均為低電平(低電平亮燈)。
我們用一個LED數(shù)碼管顯示數(shù)字0~9,仍然使用PD口控制,循環(huán)顯示數(shù)字
電路圖如圖所示:
了解理論知識后便可以開始編程:(延時函數(shù)與上面相同)
單個LED數(shù)碼管
問:想顯示A~F 怎么辦呢?
=> num[] 數(shù)組再添加多幾個元素,分別是A~F對應(yīng)的字形碼。
問:能不能顯示像H,L 一類的字母呢?
=> 能,想要顯示字母H,只需要二極管的b、c、e、f、g亮即可;
=> 想要顯示字母L,只需要二極管的d、e、f亮即可。
問:改變了delay_ms 函數(shù)的延時時間會怎樣呢?
=> 數(shù)字之間的顯示間隔邊長。
問:要顯示小數(shù)點我們應(yīng)該怎么辦呢?
=> 在字形碼表中可以看出,最高位h是沒有作用的,所以可以用h位來控制小數(shù)點,當(dāng)最高位為1時小數(shù)點亮,為0時不亮;
=> 如0x5B表示‘2’,那么0x5B + 0x80表示‘2.’。
4.多個LED數(shù)碼管實驗
靜態(tài)顯示:3小節(jié)的內(nèi)容便是靜態(tài)展示
動態(tài)顯示:采用各數(shù)碼管循環(huán)輪流的顯示的方法,當(dāng)循環(huán)頻率較高時,利用人眼的暫留特性,感覺不到數(shù)碼管的閃爍,就像看到數(shù)碼管在同時發(fā)光一樣,類似電影的原理。
兩者對比:動態(tài)顯示比靜態(tài)顯示占用資源少,耗電少;但是穩(wěn)定性卻差,程序設(shè)計也更為復(fù)雜,MCU負(fù)擔(dān)重。
動態(tài)顯示需要一個接口完成字形碼的輸出,另外一個接口完成各數(shù)碼管的輪流顯示;
我們要實現(xiàn)從“000.0”到“999.9”的數(shù)字變化顯示過程;
用PB口做字形碼的輸出口,用PC0~PC3控制數(shù)碼管的輪轉(zhuǎn)流顯示;
從左數(shù)起,其中PC0表示第0個數(shù),PC1表示第1個數(shù),PC2表示第3個數(shù)(該數(shù)顯示小數(shù)點),PC3表示第4個數(shù);所以只有第三個數(shù)是特殊的;
參考原理圖如下:
編程實現(xiàn)代碼
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