【51单片机实验笔记】LED篇（二）多色LED的基本控制

news2024/9/28 9:25:43

前言

本节内容我们学习了解一些多色LED的显示原理及驱动方式。

本节涉及到的封装源文件可在《模块功能封装汇总》中找到。

本节完整工程文件已上传GitHub，仓库地址，欢迎下载交流！

硬件介绍

双色LED

可以发出2种颜色的LED，一般为红、绿两种颜色。本质是将两个LED封装在一起。

图1 透明双色LED

图2 雾状双色LED

图3 原理图

直插式的双色LED由三个引脚组成，中间的引脚为公共端口，有共阴极和共阳极两种。可以观察中间引脚的电极片，如果是大电极，则为负极，即为共阴极。

三色LED

与双色LED类似，三色LED将三个LED封装在一起，控制相应引脚即可发出红、绿、蓝三种颜色的灯光。

图1 直插式三色LED

图2 贴片式5050三色全彩LED

直插式三色LED共有四个引脚组成，共阴极，分别为GND、R、G、B，通过PWM调制三基色可以获得不同颜色的光。

贴片5050全彩LED共有六个引脚组成，其中5050指封装大小为5mm $\times$ 5mm，每对引脚单独控制一个LED，原理类似。

七彩自动闪烁LED

共2个引脚，外观与单色LED一致，但实际上电后可以自动转换7种颜色。每一个小小的灯里都内置芯片，成本贵于普通LED，但优点是控制方便，稳定。
在这里插入图片描述
根据闪动频率可以分为慢闪和快闪两种。一般工作电压为2~3V之间，需要加限流电阻防止烧坏。

接线图

由于开发板上并没有板载上述LED，我们需要买到散件后，和开发板进行连接。

面包板介绍

在展示实际接线图之前，我想先介绍一个重要的伙伴——面包板。
在这里插入图片描述
面包板的作用是：帮助我们快速搭建电路，免焊接，从而便捷地验证我们的想法。

面包板两侧分别由蓝红两列竖线组成，所对应的孔位代表电源的正负极（红+蓝-）。每列是等电位的，列与列之间是不相通的。
面包板中间由两个大列组成，两个大列之间不互通。这个列与电源列正好相反，它们每排是电气连接的，而不同排之间不互通。

我们一般借助跳线来实现导线的作用，通过一个电源模块提供稳定的5V或3.3V电源。
在这里插入图片描述

直插电阻介绍

同样的，我们需要使用一个直插电阻作为限流电阻。
在这里插入图片描述
这是常用的金属膜电阻（Metal Film Resistor），利用真空沉积技术在陶瓷棒上形成一层镍铬合金镀膜，然后在镀膜上加工出螺旋沟槽来精确控制电阻。具备性能好，精度高，温度特性好，稳定性强等特点。

色环解析

电阻的色环一般用于描述阻值大小和精度。常用颜色为：黑（0）、棕（1）、红（2）、橙（3）、黄（4）、绿（5）、蓝（6）、紫（7）、灰（8）、白（9）、金（误差值）、银（误差值）

在这里插入图片描述

色环电阻有四环和五环两种。以五环电阻为例，第一色环至第三色环表示阻值的三位数字；第四色环表示以10为底数的指数；第五条色环表示误差值。

一般前四环间隔较小，第五环间隔较大，从而可以判断色环顺序。亦可以通过找到金银环来确定第五环，从而判断色环顺序。

双色LED实际接线图

图1 面包板接线细节

图2 整体接线

其中，双色LED的共阳极端串联了一个200Ω的电阻，并通过跳线与单片机的5V输出端相连。红色和绿色的阴极分别接P2.0和P2.1。

三色LED实际接线图

图1 贴片式三色LED接线图

图2 直插式三色LED接线图

需要注意，直插式三色LED模块已经板载了限流电阻150Ω，我们无需再另外接电阻。而贴片式三色LED模块必须外接电阻防止烧坏。

由于是共阴极接法，通过跳线与单片机的GND相连。红色、绿色和蓝色的阳极分别接P2.0、P2.1和P2.2。

七彩自动闪烁LED实际接线图

图1 七彩自动闪烁LED接线图

图2 实验现象

七彩自动闪烁LED与普通LED一样，需要接对七彩自动闪烁LED，并且接七彩自动闪烁LED。不同的是，它只要上电后自动执行闪烁程序，效果由内置芯片决定。

软件实现

双色LED交替闪烁

#include "delay.h"
/** 
 **  @brief    双色灯闪烁
 **  @author   QIU
 **  @data     2023.09.22
 **/

/*-------------------------------------------------------------------*/
#define DOUBLE_LED_PORT P2

sbit Green_LED = DOUBLE_LED_PORT^0;
sbit Red_LED = DOUBLE_LED_PORT^1;

void main(){

	while(1){
		Green_LED = 0;
		Red_LED = 1;
		delay_ms(500);
		Green_LED = 1;
		Red_LED = 0;
		delay_ms(500);
	}
}

实验现象为红绿灯交替闪烁。
在这里插入图片描述

三色LED灯交替闪烁

#include "delay.h"
/** 
 **  @brief    三色灯闪烁
 **  @author   QIU
 **  @data     2023.09.23
 **/

/*-------------------------------------------------------------------*/
#define THREE_LED_PORT P2

// 也可以单独赋值
sbit Green_LED = THREE_LED_PORT^0;
sbit Red_LED = THREE_LED_PORT^1;
sbit Blue_LED = THREE_LED_PORT^2;


void main(){
	u8 val = 0x01, i = 0;

	while(1){
		// 先清零
		THREE_LED_PORT = 0x00;
		// 再赋1
		THREE_LED_PORT |= (val<<i);
		i += 1;
		if(i >= 3){
			i = 0;
		}
		delay_ms(500);
	}
}