流水灯原理

图1 芯片引脚电路图
图2 数码管与发光二极管硬件电路图

(1)发光二极管电路工作原理

如图2(只关注led灯部分电路),P0口的8位输出分别连接了8个发光二极管L0~L7的阳极, P2.3经过一个反相器连接到8个发光二极管L0~L7的阴极(共阴极)。根据二极管的单向导通性(当阳极为高(对应P0口位为1)、阴极为低时,二极管导通,否则不导通),若P2.3输出信号为低电平“0”,则二极管的阴极都为高电平,此时无论P0输出的是“1”还是“0”,二极管都不会导通,也就不会发光。因此想要发光二极管导通,必须先设置P2.3输出信号为“1”,再通过设置P0,点亮想要点亮的发光二极管。

(2)P0口设置与工作原理

STC系列芯片有5组8位输入口,分别为P0到P5,其中P5口仅P5.0~P5.5用于输入输出。STC芯片的所有I/O口都可以配置为四种工作模式之一:准双向口/弱上拉、推挽/强上拉、输入/高阻和开漏模式。STC15系列单片机上电复位后为准双向口/弱上拉工作模式。

每个I/O口的工作模式由2个控制寄存器中的相应位控制(PnM0和PnM1,n=0、1、2、3、4、5)。也就是说P0口的具体工作模式由P0M0和P0M1控制。具体赋值方法参照表1。

表1 I/O口工作模式设置

其他I/O口工作模式设置类似。

四种工作模式的说明:

(1)准双向口。真正的双向口指的是具有输入和输出两种模式的端口,在不同模式之间需要进行转换;如果从输入改为输出,需要对某些控制寄存器进行设定,才能完成。而51系列单片机的I/O口线在输入和输出之间没有明确的模式区别。相应端口在同样模式下,既可以作为输入,又可以作为输出。P3口除外,因为它需要连接外设。51单片机的I/O口如果要读必须先写1才可以,因此称为“准”双向口。需要大电流高电平输出能力的场合和高速场合不能使用该模式。

(2)推挽电路输入输出(push-pull)模式。推挽电路的输出端好像有两个“臂”(两组放大元件),一个“臂”的电流增加时,另一个“臂”的电流则减小,二者的状态轮流转换。对负载而言,好象是一个“臂”在推,一个“臂”在拉,共同完成电流输出任务。该电路模式的主要作用是增强驱动能力,为外部设备提供大电流,可以直接输出高电平电压。

(3)输入/高阻模式。仅用于输入。

(4)开漏电路。I/O口的开漏就是没有连接上拉电阻

注意:需要将P0的8个引脚和P2.3都设置为推挽输出,led灯才可以点亮。其中的细节原理初学者可先不必深究。

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