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标题: TWAS手把手教你做呼吸灯-基于朱兆琪51学习板 [打印本页]

作者: 重庆-风雪 时间: 2015-1-22 22:46
标题: TWAS手把手教你做呼吸灯-基于朱兆琪51学习板
本帖最后由重庆-风雪于 2015-1-26 22:16 编辑

第二节：流水灯与呼吸灯结合-滴水灯（就在楼下就不做链接了啊）

TWAS手把手教你做呼吸灯-基于朱兆琪51学习板

内容比较简单，发这个贴主要是针对新手！

什么是呼吸灯？
顾名思义，灯光在微电脑控制之下完成由亮到暗的逐渐变化，感觉像是在呼吸。用专业的话来说是通过控制PWM的占空比来完成对LED亮度的控制
什么是PWM和占空比？
脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称PWM），是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种技术。
占空比：高电平在一个周期之内所占的时间比率。
呼吸灯原理
当一颗LED在高速闪烁，闪烁的频率已经超过了人眼的感知的范围，那么我们看到这颗LED就是一直亮的，也就是视觉暂留现象（余晖效应）。如果

我们控制一次闪烁中亮和灭的时间（修改占空比），就可以控制亮度。
代码实现：
/*******************************************************
*  程序名称：main.c
*  程序功能：实现呼吸灯的主程序文件
*  程序作者：TWAS
*  创建时间：2015-1-22
*  修改时间：
*  程序版本：V0.1
*******************************************************/

/* 包含的头文件 */
#include <reg52.h>

/* 寻址变量定义 */
sbit LED_Drive = P3^5;       /* 定义驱动LED的IO口，LED为共阳 */

/******************************************************
* 函数名称：main
* 函数功能：主函数
* 入口参数：NULL
* 出口参数：NULL
*******************************************************/
int main()
{
unsigned char i;
/* 初始化 */
      LED_Drive = 1;

      /* 主循环 */
      while(1)
      {
         for(i = 0; i < 200; i++)
            {

                  /* 外边的for循环共循环200次，前面10次点亮LED，后面180次熄灭LED
                     * 通过修改if后面的值，就可以改变占空比
                     */
                     if(i < 10)
                     {
                              LED_Drive = 0;
                     }
                     else
                     {
                              LED_Drive = 1;
                     }
         }
      }

      return 0;
}

/******************************************
*                   程序结束
*****************************************/

效果图：

如图，可以明显看出我们所控制的LED比电源灯暗许多，既然我们会控制亮度，想实现呼吸灯也就变的简单了
代码实现：（为了节约空间和界面简洁，只贴出主要实现的部分）
int main()
{

unsigned char       i;
      unsigned char ucNum = 0;                /* 新增两个变量，ucNum控制占空比*/
      bit          bAdd = 1;                /* bAdd选择是增大占空比还是减小占空比 */
/* 初始化 */
      LED_Drive = 1;

      /* 主循环 */
      while(1)
      {

         for(i = 0; i < 200; i++)
            {

                  /* 外边的for循环共循环200次，前面10次点亮LED，后面180次熄灭LED
                     * 通过修改if后面的值，就可以改变占空比
                     */
                     if(i < ucNum)
                     {
                              LED_Drive = 0;
                     }
                     else
                     {
                              LED_Drive = 1;
                     }
         }
               /* 选择是增大占空比还是减小占空比 */
               if (1 == bAdd)
               {
                  ucNum++;
               }
               else
               {
                  ucNum--;
               }

               /* 当Num等于200也就是最大值时,bAdd置0，Num开始减小 */
               if (200 == ucNum)
               {
                  bAdd = 0;
               }
               /* 当Num等于200也就是最大值时,bAdd置1，Num开始增大 */
               else if (0 == ucNum)
               {
                  bAdd = 1;
               }

      }

      return 0;
}
由于图片看不到效果，这个地方就不贴图了，根据测试，我们的所需要的功能实现了！
但是这时候有的人就有疑问了，这是很普通的LED，那如果是特殊一点的呢？比如我所用的
学习板上面，16颗LED是用595驱动的，那呼吸灯又该如何实现呢？
其实很简单，我们把驱动LED的函数封装一下，直接替换，其它不变就行了！
代码实现：（为了节约空间和界面简洁，只贴出主要实现的部分）
for(i = 0; i < 200; i++)
{

/* 外边的for循环共循环200次，前面10次点亮LED，后面180次熄灭LED
      * 通过修改if后面的值，就可以改变占空比
      */
      if(i < ucNum)
      {
            DriveLED(0x0003); /* LED驱动，点亮D1和D2 */
      }
      else
      {
            DriveLED(0x0002); /* LED驱动，熄灭D1点亮D2 */
      }
}
当我把程序改成这样的时候，出了一点问题，不能呼吸，变成闪烁了！等等，先把LED驱动部分发一下：

/******************************************************
* 函数名称：SendData
* 函数功能：74HC595数据的发送
* 入口参数：unsigned int uiDataOne, unsigned int uiDataTwo
* 出口参数：void
*******************************************************/
void SendData(unsigned char ucDataOne, unsigned char ucDataTwo)
{

unsigned int i = 0;

      /* 将片选信号置为低电平 */
      HC595RCK = 0;

      /* 输入第一个数据：uiDataOne */
      for (i = 0; i < 8; i++)
      {
      /* 给出脉冲信号，首先将CLK置为0 */
                        HC595CLK = 0;
                        if (0 != (ucDataOne & 0x80))
                              {
         HC595DATA = 1;
      }
                              else
                              {
         HC595DATA = 0;
      }
                              /* 给出脉冲信号，首先将CLK置为1 */
                              HC595CLK = 1;
                              /* 准备第二个数据 */
                              ucDataOne = ucDataOne << 1;
}

      /* 输入第二个数据：uiDataTwo */
      for (i = 0; i < 8; i++)
      {
      /* 给出脉冲信号，首先将CLK置为0 */
                        HC595CLK = 0;
                        if (0 != (ucDataTwo & 0x80))
                              {
         HC595DATA = 1;
      }
                              else
                              {
         HC595DATA = 0;
      }
                              /* 给出脉冲信号，首先将CLK置为1 */
                              HC595CLK = 1;
                              /* 准备第二个数据 */
                              ucDataTwo = ucDataTwo << 1;
}

            /* 将片选信号置为高电平 */
      HC595RCK = 1;
}

/********************************************************
*  函数名称：DriveLED
*  函数功能：595驱动程序是分两个数据发的，
*          本函数把它合并成一个数据
*  入口参数：uiData:16颗LED需要显示的数据
*  出口参数：NULL
*******************************************************/
void DriveLED(unsigned int uiData)
{
SendData(uiData >> 8,uiData);
}

继续刚刚的问题，呼吸灯变成闪烁了，怎么回事呢？在程序逻辑上是没有问题的，
我们只是更改了LED的驱动部分，看来就是LED驱动的问题了！先来Debug看一下，执行
DriveLED这个函数，时间是接近400微妙，循环200次，就是差不多80毫秒，那么LED的
闪烁频率为12.5HZ（都是大概的值，没有精确计算），还不足以形成视觉暂留现象。
那怎么办呢，减少循环次数为50，频率增大到50HZ左右，像这样：
for(i = 0; i < 50; i++)
{

      /* 通过修改ucNum的值，就可以改变占空比 */
      if(i < ucNum)
      {
            DriveLED(0x0003); /* LED驱动，点亮D1和D2 */
      }
      else
      {
            DriveLED(0x0002); /* LED驱动，熄灭D1点亮D2 */
      }
}
经过验证！成功了！
如有错误的地方，希望大家批评指正！

作者: jianhong_wu 时间: 2015-1-22 23:06
有图有代码，绝对是精品。{:soso_e179:}

作者: 重庆-风雪 时间: 2015-1-23 00:46
本帖最后由重庆-风雪于 2015-1-26 22:26 编辑

流水灯与呼吸灯结合-滴水灯

--基于朱兆琪51学习板

何为滴水灯？
模拟水滴形成并且滴落下
模拟过程
水滴形成：LED亮度从暗到亮
滴落过程：普通流水灯带拖尾效果
何为空间替换时间？
用空间替换时间，某些数据运算的时候会占用CUP和时间，我们可以在之前把这些结果写出来，到时候直接读取就是了，而且还增加了可读性，因为不用去看计算的过程。
滴水灯如何实现
水滴形成的过程跟呼吸灯一样，所以不多做概述。
我们直接看流水灯带拖尾效果，这时候我们需要做的就是同时让几颗
LED显示不同的亮度，也就是我们要同时输出几组不同的占空比。先来
看看这样输出八组不同的占空比行不行：
/************ 主循环部分 *****************/

code unsigned char LightLevel[8]={0,1,2,4,8,16,32,64};//定义8个亮度级别
unsigned char i = 0;
unsigned char j = 0;
unsigned char k = 0;
unsigned char temp = 0xFF;
while(1)
{
      for(i = 0; i < 64; i++)
      {
            /* 里面的for循环更新8颗LED亮灭状态 */
            for(j = 0; j < 8; j++)
            {
                     if(LightLevel[j] <= i)
                     {
                              /* 达到条件，点亮第j颗LED */
                              temp |= (1 << j);
                     }
                     else
                     {
                              /* 未达条件，熄灭第j颗LED */
                              temp &= ~(1 << j);
                     }
            }
            DriveLED(temp);
      }
}
      先来分析一下程序，里面的一个for循环根据外面一个for循环的变量i和亮度等级表比对，计算出LED亮灭状态，然后通过DriveLED（）驱动LED。不管i的值是多少，LightLevel[0] <= i都成立，那么第一颗LED就是一直都亮的，只有当i等于63的时候，LightLevel[7] <= i才成立，所以8颗LED是根据亮度表来调节占空比的，从理论上来说，这个程序是可行的，但是实际上行不行呢？答案是不行！为什么呢？
      就像上一节提到的，595驱动LED需要消耗一定的时间，数据运算也要消耗一定的时间，虽然每一次执行的时间很少，但是累加起来就足以影响效果了，在上一节中，是通过减小总循环的次数来解决的，但是这次不行，循环次数不能减小了。怎么办呢？我记得朱老师在讲课的时候，曾经讲过一个概念，
用空间替换时间，这些数据运算的结果无非就是在不同的时刻显示不同的LED，显示次数多的就亮一点，次数少的就暗一点，我们可以在之前把这些结果
写出来，到时候直接读取就是了，而且还增加了可读性。
代码如下：
#include <reg52.h>
#include "DriveLED.h"

/* 第几个元素表示亮几颗LED */
code unsigned int uiCntLEDTab[16]=
{
0x0001,0x0003,0x0007,0x000F,0x001F,0x003F,0x007F,0x00FF,
0x01FF,0x03FF,0x07FF,0x0FFF,0x1FFF,0x3FFF,0x7FFF,0xFFFF,
};

/******************************************************
* 函数名称：main
* 函数功能：主函数
* 入口参数：NULL
* 出口参数：NULL
*******************************************************/
int main()
{
      unsigned char i;
      /* 函数的初始化 */
      InitLED();
      /* 主循环 */
      while(1)
      {
            for(i=0; i < 32; i++)
            {

                     DriveLED(uiCntLEDTab[i / 2]);
            }
      }

      return 0;
}
下到板子的结果是完美输出了16组不同的占空比！而且一看就明白了，不像上一段代码，各种for循环嵌套，头都看晕了！会了这一步，滴水灯基本上就出来了！

滴水灯代码：
/******************************************************
*  程序名称：main.c
*  程序功能：实现滴水灯的主程序文件
*  程序作者：TWAS
*  创建时间：2015-1-22
*  修改时间：2015-1-24
*  程序版本：V0.1
******************************************************/

/* 包含的头文件 */
#include <reg52.h>
#include "DriveLED.h"
#include "delay.h"

/* 第一个元素表示亮几颗LED */
code unsigned int uiCntLEDTab[5]=
{
0x0001,0x0003,0x0007,0x000F,0x001F
};
/* 亮度等级 */
code unsigned char ucLightLevelTab[5] =
{
32,16,8,4,1
};
/******************************************************
* 函数名称：main
* 函数功能：主函数
* 入口参数：NULL
* 出口参数：NULL
*******************************************************/
int main()
{
      unsigned char i,j,k,time,ucNum = 0;
      /* 函数的初始化 */
      InitLED();
      /* 主循环 */
      while(1)
      {
         /* 水滴形成 */
            while(1)
            {
                  time = 2;
                     while(time--)             /* 此循环控制每一个状态保持的时间，可以改变水滴形成的速度 */
                     {
                              for(i = 0; i < 50; i++)
                              {
                                 /* 通过修改ucNum的值，就可以改变占空比       */
                                    if(i < ucNum)
                                    {
                                             DriveLED(0x8000); /* LED驱动点亮D16 */
                                    }
                                    else
                                    {
                                             DriveLED(0x0000); /* LED驱动，熄灭所有 */
                                    }
                              }
                     }
                     ucNum++;
                     if (ucNum==50)
                     {
                        break;
                     }
            }
            /* 拖尾效果 */

            /* 最外层for循环控制水滴滴下的过程，k的值表示这5组占空比位于16颗LED的哪一个位置 */
            for (k = 15; k >= 0 && k <= 15; k--)
            {
                  time = 2;
                  while(time--)                /* 此循环控制每一个状态保持的时间，可以改变水滴滴落的速度 */
                     {
                              for (i = 0; i < 5; i++)
                              {
                                 for (j = 0; j < ucLightLevelTab; j++)
                                    {
                                          /* 根据ucLightLevelTab[]选择LED点亮次数 */
                                          DriveLED(uiCntLEDTab << k);
                                    }
                              }
                     }
            }
            InitLED();
            while(1);
      }
      return 0;
}

/******************************************************
*                   程序结束
*****************************************************/

作者: 重庆-风雪 时间: 2015-1-23 00:51

jianhong_wu 发表于 2015-1-22 23:06
有图有代码，绝对是精品。

多谢鸿哥夸奖！

作者: jianghong891011 时间: 2015-1-24 17:02

学习了，顶一个

作者: 重庆-风雪 时间: 2015-1-24 23:56
{:soso_e183:}

作者: 重庆-风雪 时间: 2015-1-26 21:14

jianghong891011 发表于 2015-1-24 17:02
学习了，顶一个

作者: jianghong891011 时间: 2015-1-28 15:59

重庆-风雪发表于 2015-1-26 21:14

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