学习单片机最简单的外设莫过于 IO 口的高低电平控制，通过控制 51 单片机的 GPIO 使开发 板上的 LED 灯点亮,闪烁，流水灯以及双向流水灯。

1、GPIO概念

GPIO（general purpose intput output）是通用输入输出端口的简称，可以通过软件来控制其 输入和输出。51 单片机芯片的 GPIO 引脚与外部设备连接起来,从而实现与外部通讯、控制以及数 据采集的功能。 GPIO 最简单的应用应该是点亮 LED 灯，只需通过软件控制 GPIO 输出高低电平 即可。当然 GPIO 还可以作为输入控制，比如在引脚上接入一个按键，通过电平的高低判断按键是 否按下。有以下几类引脚: （1）电源引脚：引脚图中的 VCC、 GND 都属于电源引脚。 （2）晶振引脚：引脚图中的 XTAL1、XTAL2 都属于晶振引脚。 （3）复位引脚：引脚图中的 RST 属于复位引脚，不做其他功能使用。 （4）下载引脚：51 单片机的串口功能引脚（TXD、RXD）可以作为下载引脚使用。 （5）GPIO 引脚：引脚图中带有 Px.x 等字样的均属于 GPIO 引脚。从STC89C52开发板的引脚图 可以看出，GPIO 占用了芯片大部分的引脚，共达 32 个，分为了 4 组，P0、P1、 P2、P3，每组 为 8 个 IO，而且在 P3 组中每个 IO 都具备额外功能，只要通过相应的寄存器设置即可配置对应的 附加功能，同一时刻，每个引脚只能使用该引脚一个功能。对于每个引脚的具体功能需要查看相关 的数据手册。下面是我在STC89C52手册上查到的部分引脚功能说明。

2、LED简介

LED 即发光二极管。它具有单向导电性，通过 5mA 左右电流即可发光，电流越大，其亮度越 强，但若电流过大，会烧毁二极管，一般我们控制在 3 mA-20mA之间，通常我们会在 LED 管脚上 串联一个电阻，目的就是为了限制通过发光二极管的电流不要太大，因此这些电阻又可以称为“限 流电阻”。单色LED只有两根引脚，这两根引脚有正、负极之分。多色的LED为 3 根引脚。发光二 极管分为直插式发光二极管和贴片式发光二极管实物图。发光二极管正极又称阳极，负极又称阴 极，电流只能从阳极流向阴极。直插式发光二极管长脚为阳极，短脚为阴极。

LED对电压也是有要求的，二极管都有导通电压，LED的供电电压如果没有达到这个导通电压值，

LED无法点亮，当LED导通时，电流才开始流过LED，且电流越大，亮度越强（但不能超过最大作电流）。

（1）OA 段。这是正向死区。UA 为开启LED发光的电压。

（2）AB 段。这是工作区。在这一区段， 一般是随着电压增加电流也跟着增加， 发光亮度也跟着增大。

（3）OC 段。这是反向死区，发光二极管加反向电压是不发光的（不工作），但有反向电流。这个反向电流通常很小，一般在几微安之内。

（4）CD 段。这是反向击穿区，LED的反向电压一般不要超过10V，最大不得超过 15V,最大反向电压。超过这个电压，就会出现反向击穿，导致发光二极管报废。

STC89C52开发板上LED模块电路如下:

可以看到图中D1-D8 连接到单片机的 P20-P27 口。并且图中 LED 采用共阳接法，即所有 LED 阳 极管脚接电源 VCC，阴极管脚通过一个限流电阻接到 P2 口上。开发板引脚上电默认为高电平1,要 让 LED 发光即对应的阴极管脚应该为低电平，若为高电平则熄灭。如果要想 51 单片机控制 LED，就必须通过单片机管脚在 P2 口上输出低电平。

3、点亮D1指示灯

查看开发板原理图LED D1指示灯对应的是引脚是P2_0,所以只需要给P2_0输出一个低电平就能使D1亮。

#include sbit LED = P2^0;//将P2.0定义为LEDvoid main(){LED = 0;//点亮LED1while(1){}}

4、LED闪烁

LED已经点亮,想要它出现闪烁就是使LED一亮一灭,只需循环让 D1 指示灯先亮一会后熄灭,使

这个状态持续下去。但是要想使我们人眼想要观察到需要设置一定的延时,利用人眼的余晖效应。

#include sbit LED = P2^0;typedef unsigned int u16;//对系统默认数据类型进行重命名typedef unsigned char u8;void Delay(u16 ten)//延迟函数{while(ten--);}void main(){while(1){LED = 0;//点亮Delay(50000);//大约延迟450msLED = 1;//熄灭Delay(50000);}}

5、LED流水灯

LED流水灯之前我记录过一次,这次想在记录一次就当复习了。要实现 LED 流水灯，只需循环

让 D1-D8 指示灯逐个点亮。要实现循环点亮，最容易想到的方法：点亮 D1 且把 D2-D8 熄灭，延

时一段时间后再点亮 D2 且把 D1、 D3-D8 熄灭，延时一段时间后再点亮 D3 且把 D1-D2、D4-D8

熄灭，如此循环下去,IO 口由低往高或者由高往低逐个输出低电平特点。在这里有两种方法实现,一

种是利用二进制逻辑位移使不同引脚低电平,另一种是利用库函数intrins.h中的位移函数。

这种是最笨的方法,依次让每一个LED逐次亮灭。

#include sbit LED1 = P2^0;sbit LED2 = P2^1;sbit LED3 = P2^2;sbit LED4 = P2^3;sbit LED5 = P2^4;sbit LED6 = P2^5;sbit LED7 = P2^6;sbit LED8 = P2^7;typedef unsigned int u16;void Delay(u16 ten){while(ten--);}void main(){while(1){//通过高低电平LED1 = 0;Delay(50000);LED1 = 1;Delay(50000);LED2 = 0;Delay(50000);LED2 = 1;Delay(50000);LED3 = 0;Delay(50000);LED3 = 1;Delay(50000);LED4 = 0;Delay(50000);LED4 = 1;Delay(50000);LED5 = 0;Delay(50000);LED5 = 1;Delay(50000);LED6 = 0;Delay(50000);LED6 = 1;Delay(50000);LED7 = 0;Delay(50000);LED7 = 1;Delay(50000);LED8 = 0;Delay(50000);LED8 = 1;Delay(50000);}}

通过位移来实现亮灭

#include #define LED_PORTP2;typedef unsigned int u16;typedef unsigned char u8;void Delay(u16 ten){while(ten--);}void main(){u8 i;while(1){//通过位移实现for(i=0;i>i); //1000 0000 -->0000 0001然后取反Delay(50000);}for(i=0;i<8;i++){P2 = ~(0x01<1000 0000然后取反Delay(50000);}}}

通过库函数intrins.h实现

#include #include "intrins.h"#define LED_PORTP2;typedef unsigned int u16;typedef unsigned char u8;void Delay(u16 ten){while(ten--);}void main(){u8 i;P2 = 0xFE;while(1){for(i=0;i<7;i++)//移动的是0的位置{P2 = _crol_(P2,1);//左移Delay(50000);}for(i=0;i<7;i++){P2 = _cror_(P2,1);//右移Delay(50000);}for(i=0;i<8;i++)//移动的是1的位置{P2 = ~(_cror_(0x01,i));//右移Delay(50000);}for(i=0;i<8;i++){P2 = ~(_crol_(0x80,i));//左移Delay(50000);}}}

使用逻辑左移高位移出(舍弃)，低位的空位补0，最高位丢失，最低位补0。使用逻辑右移低位移出

(舍弃)，高位的空位补0，最高位补0，最低位丢失。类似数据结构的队列一样，前面走后面来的补

上。而使用左移函数（循环左移）_crol_(移动对象,左移的位数)如果是左移，那么最高位就被移到

最低位了，次高位变为最高位。右移函数和左移函数类似。类似一个循环队列。

#include #include "intrins.h"#define LED_PORTP2;typedef unsigned int u16;typedef unsigned char u8;void Delay(u16 ten){while(ten--);}void main(){u8 i;P2 = 0xFE;while(1){for(i=0;i<7;i++)//0的位置变动{P2 = _crol_(P2,1);Delay(50000);}for(i=0;i<7;i++){P2 = _cror_(P2,1);Delay(50000);}}}

刚开始P2 = 0xFE; 对应二进制 1111 1110,最低位为0，因此最开始的 D1 指示灯会点亮。循环七次

的原因是在进入 main 开始，就已经将 LED_PORT 端口设置了一次状态，即让 D1 点亮，并且我

们是想让 LED 从左至右依次点亮，然后继续又从右至左依次点亮。

初始状态：LED_PORT=1111 1110

i=0：LED_PORT=1111 1101

i=1：LED_PORT=1111 1011

i=2：LED_PORT=1111 0111

i=3：LED_PORT=1110 1111

i=4：LED_PORT=1101 1111

i=5：LED_PORT=1011 1111

i=6：LED_PORT=0111 1111

i=7：LED_PORT=1111 1110

如上如有错误，谢谢指正。