51单片机开发板实验：流水灯
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一、实验目标
设计并实现一个循环逻辑，使LED灯按照一定的顺序（如从左到右或从右到左）依次点亮。可以通过调整延时函数来改变流水灯的速度。
在程序中实现延时功能，控制LED灯点亮的持续时间以及相邻LED灯之间的切换时间。
二、LED电路
在单片机开发板上有 8 个 LED 连接单片机 P2 IO 口上，具体电路如下图所示：
从电路图可以看出，LED 控制管脚直接连接到 51 单片机的IO 上。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470 欧的限流电阻接到 P2 口上。
三、软件设计
要实现LED流水灯效果，只需循环控制D1至D8指示灯逐个点亮即可。同样地，本实验也需要延时来实现循环点亮。
一种简单但效率较低的方法是：首先点亮D1并熄灭D2至D8，延时后点亮D2并熄灭D1、D3至D8，接着再延时后点亮D3并熄灭D1至D2和D4至D8，如此循环。不过，这种方法并不推荐。
鉴于我们之前已学习C语言的基础知识，包括移位和循环语句操作，我们可以根据LED流水灯的实现原理——即IO口由低至高或由高至低逐个输出低电平——来优化实现方法。结合移位操作和循环，可以更有效地实现LED流水灯效果。
四、编写程序
启动Keil软件后，创建一个新项目，选择单片机型号STC89C52RC。在项目中添加C语言源文件main.c。
在main.c文件内输入下面的源代码：
#include "reg52.h"
typedef unsigned int u16;
typedef unsigned char u8;
#define led P2
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : delay
* 函数功能 : 延时函数，i=1时，大约延时10us
*******************************************************************************/
void delay(u16 i)
{
while(i--);
}
void main()
{
u8 i;
led=~0x01;
delay(50000); //大约延时450ms
while(1)
{
for(i=0;i<8;i++)
{
P2=~(0x01<<i); //将1右移i位，然后将结果赋值到P2口
delay(50000); //大约延时450ms
}
}
}
代码解读
reg52.h是一个头文件，它定义了8051（或类似型号如AT89C52）的所有寄存器名称和数据类型。
u16和u8，分别表示无符号的16位整数和8位整数（即通常所说的uint16_t和uint8_t，但使用了更简洁的别名）。
宏定义led表示8051微控制器的P2端口。通过这个宏，可以更方便地引用P2端口，而不需要每次都写P2。但在此代码中，直接使用P2可能会更清晰一些。
delay()是一个简单的延时函数，它通过循环递减一个16位整数来实现延时。但请注意，这种延时方法非常不准确，因为它依赖于微控制器的时钟频率和编译器优化。这里delay(50000)大约延时了450ms，但这只是一个粗略的估计。
在main()函数内。led=~0x01; 这行代码将P2端口的第0位（P2.0）设置为高电平，其他位设置为低电平。但由于前面定义了led为P2，所以这里直接写P2=~0x01;可能更清晰。
然后，有一个短暂的延时（大约450ms）。
在while(1)无限循环中，程序遍历P2端口的8个引脚，每次将一个引脚设置为高电平，其他为低电平，并延时约450ms。这样，你会看到LED从P2.0到P2.7依次亮起，形成一个流水灯效果。
五、实验现象
使用 USB 线将开发板和电脑连接成功后（电脑能识别开发板上 CH340 驱动串
口），把编写好的程序编译后将编译产生的.hex 文件烧入到芯片内，可以看到开发板上 LED 模块的 D1~D8指示灯依次亮起。
六、知识小结
在8051微控制器的编程中，P2 通常是一个代表端口2的寄存器。这个寄存器有8位，每一位都对应一个物理引脚，可以用来控制连接到这些引脚的外部设备（比如LED灯）。
~ 是一个按位取反操作符，在C语言中用于对一个整数的每一位进行取反操作。具体来说，如果某个位是1，则取反后变为0；如果某个位是0，则取反后变为1。
0x01 是一个十六进制数，其二进制表示为 0000 0001。当我们将这个数与 P2 寄存器中的值进行按位取反操作时，实际上是在说：“我想保持 P2 寄存器中除了最低位（即P2.0）以外的所有位不变，仅取反P2.0的值”。
P2=~(0x01<<i); 该语句设置8051微控制器P2端口上特定LED（由i的值决定）为低电平，而其他LED为高电平的语句。
具体到 P2=~(0x01<<i); 这行代码：
当i为0时，0x01 << 0 保持不变，即 0000 0001。取反后得到 1111 1110，这意味着P2.0被设置为低电平（因为对应的位是0），而其他位（P2.1到P2.7）被设置为高电平（因为对应的位是1）。
当i为1时，0x01 << 1 变为 0000 0010。取反后得到 1111 1101，P2.1被设置为低电平，其他位为高电平。
以此类推，直到i为7时，0x01 << 7 变为 1000 0000。取反后得到 0111 1111，P2.7被设置为低电平，其他位为高电平。
通过这种方式，你可以通过改变i的值来依次点亮P2端口上的每一个LED。在代码中，这通常用于实现LED流水效果。