007-变量的作用域和LED点阵

变量

一、局部变量和全局变量

• 局部变量：函数内申明的变量，只在函数内有效。
• 全局变量：函数外部申明的变量。一个源程序文件有一个或者多个函数，全局变量对他们都起作用。
  
  备注：全局变量有副作用，降低了函数的独立性，降低函数的通用性，能用局部变量不用全局变量。

二、变量的存储类型

• 自动变量：局部变量不加static修饰即属于自动变量，也叫动态变量。
• 静态变量：所有的全局变量都是静态变量，局部变量加了static关键字也属于静态变量。

例如：

void main()
{
      unsigned char i;            //自动变量
      static unsigned char j;     //静止变量
}

点阵LED

由于普中A2开发板的8×8点阵LED由74HC595控制DPa~DPh,所以先介绍74HC595芯片。

• 74HC595是一个8位串行输入、并行输出的位移缓存器，其中并行输出为三态输出（即高电平、低电平和高抗）。

• 74HC595 是具有 8 位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。移位寄存器和存储器是分别的时钟。数据SCK的上升沿输入，在 RCK 的上升沿进入到存储器中。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储器早一个脉冲。移位寄存器有一个串行输入（DS），和一个串行输出（Q7 非），和一个异步的低电平复位， 存储寄存器有一个并行 8 位的， 具有三态的总线输出， 当 MR 为高电平，OE 为低电平时，数据在 SHCP 上升沿进入移位寄存器，在 STCP 上升沿输出到并行端口。

• 74HC595管脚图
  
  备注：疑似管脚名称有误，为了方便学习普中A2板子，所以依据提供的图来看
  
  

• 15和1至7脚：QA~QH——并行数据输出，简记为并出；
  
  9脚：QH'——串行数据输出，简记为串出；
  
  10脚：SRCLR非（ MR）——低电平复位引脚
  
  11脚：SRCLK（SHCP）——移位寄存器时钟输入，简记为输入开关；
  
  12脚：RCLK（STCP）——存储寄存器时钟输入，简记为输出开关；
  
  13脚：OE非——输出有效
  
  14脚：SER（DS）——串行数据输入，简记为串入，输入的八位数字由此进入；

• 工作过程（个人理解）：

1. 初始化：SRCLK为0，RCLK为1；此时SER口有八位数字，从高位到低位依次为“76543210”；
2. 写入：第7位数字写入SER；
3. SRCLK由0->1(上升沿到达)，SER中的第7位数字通过移位寄存器到达QH；
4. SRCLK由1->0(下降沿到达)，第6位数字写入SER；
5. SRCLK由0->1(上升沿到达)，SER中的第6位数字通过移位寄存器到达QG；
6. 循环移动八位数字由高位至低位到达QH至QA，但数据还没有被输出；
7. RCLK由0->1,QH至QA中的全部数据一次性被输出；

• 正确的74HC595管脚图应该为下图：
  
  

实验一：实现点亮8×8点阵LED左上角第一个灯

#include "reg51.h" 		      //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存
#include "intrins.h"

//功能：点亮8×8点阵LED左上角的小灯
//目标：P0^7 = 0；DPh = 1,其他为0

typedef unsigned int u16;            //对数据类型进行声明定义
typedef unsigned char u8;
//定义使用的IO口
sbit SRCLK=P3^6;
sbit RCLK=P3^5;
sbit SER=P3^4;
sbit LED=P0^7;

/*
* 函 数 名 : Hc595SendByte(u8 dat)
* 函数功能 : 通过 595 发送 1 个字节的数据
* 输 入 : dat： 1 个 595 输出数值
* 输 出 : 无
*/

void Hc595SendByte(u8 dat)
{
	u8 a;
	SRCLK = 1;
	RCLK = 1;
	for(a=0;a<8;a++) 		//发送 8 位数
	{
		SER = dat >> 7; 	//从最高位开始发送
		dat <<= 1;
		SRCLK = 0; 		//发送时序
		_nop_();
		_nop_();
		SRCLK = 1;
	}
	RCLK = 0;
	_nop_();
	_nop_();
	RCLK = 1;
}

/*
* 函 数 名 : main
* 函数功能 : 主函数
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*/

void main()
{
	LED=0; 		                  //使第一列为低电平。
	while(1)
	{
		Hc595SendByte(0x80);      //1000 0000
	}
}

备注及说明：

• 所实现的结果有Bug,表现为DPh控制的小灯错误规律闪烁，问题暂未解决。

实验二：实现8×8点阵LED第一列的流水动态显示

#include<reg52.h>	//头文件
#include<intrins.h>	//头文件

sbit SRCLK = P3^6;	//74HC595使用的IO定义
sbit LCLK = P3^5;	//LCLK即为RCLK，如果使用#include<reg51,h>,则无需更改
sbit SER = P3^4;

//74HC595发送函数
void Hc595SendByte(char date)		//定义74HC595的发送函数
{
	unsigned char a;

	SRCLK = 1;
	LCLK = 1;

	for(a=0;a<8;a++)	      //发送8位数
	{
		SER = date >> 7;      //从最高位开始发送
		date <<= 1;

		SRCLK = 0;		//发送时序
		_nop_();
		_nop_();
		SRCLK = 1;
	}
	LCLK = 0;
	_nop_();
	_nop_();
	LCLK = 1;
}

//延时函数
void delay(int i)
{
while(i--);
}

//主函数
void main()
{
	unsigned char ledNum;
	unsigned char direction = 0;	//0左移

	P0 = 0x7F;	//保证第一列为低电平
	ledNum = 0xEF;	//1111 1110
	while(1)
	{
		Hc595SendByte(ledNum);		//1111 1110
		delay(50000);
		ledNum = _crol_(ledNum, 1);	//_corl_为循环左移
	}
}

备注及说明：

• #include<51.h>和#include<reg52.h>的区别是：获取变量地址不同、寄存器地址不同、扩展不同。
  
  1.获取变量地址不同
  
  （1）reg51：reg51声明变量后，不能用取地址运算符&获取其地址，编译无法通过，编译器会提示非法操作。
  
  （2）reg52：reg52声明变量后，能用取地址运算符&获取其地址，编译能通过，编译器不会提示非法操作。
  
  2.寄存器地址不同
  
  （1）reg51：reg51有任何一种型号的51单片机都有的基本SFR寄存器的地址，没有T2和DPTR1寄存器的地址。
  
  （2）reg52：reg52是对REG51进行扩充，增加了T2和DPTR1寄存器的地址。
• #include<intrins.h>应用于程序设计，一般出C51单片机编程中，一般程序中需要使用到空指令_nop_();字符循环移位指令_crol_等时使用。
• 这里用到了_crol_这个外部函数，表达的意思是：循环左移。这个函数是包含在"intrins.h"中。
• 关于_corl_（cror）和<<(>>)的区别：
  
  注意循环左移和LED = LED<<1;的区别：
  
  如果这里LED = 0xfe;也就是0x1111 1110;
  
  则LED = LED << 1;后LED的结果为0x1111 1100，最右一位填入了0。
  
  LED = _crol_(LED,1);面的有两个参数，LED是将要左移的数据，1表示将要左移的位数，如果为2就是左移2位。
  
  LED = _crol_ (LED,1);后LED的结果为0x1111 1101,最右一位是左移消逝的第7位。

实验三：利用中断函数实现点阵LED的全亮效果

#include<reg52.h>	//头文件
#include<intrins.h>

//功能：利用中断函数实现点阵LED的全亮效果

//定义使用的IO口
sbit SER = P3^4;
sbit LCLK = P3^5;
sbit SRCLK = P3^6;

//定义8×8点阵LED的列选通信号，一次亮一列
unsigned char dian_zhen_LED[8] = {0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};

//申明74HC595发送函数
void HC595Send(char date);

//主函数
void main()
{
	TMOD = 0x01;	//设置定时器,晶振频率12Mhz,计次间隔1ms
	TH0 = 0xFC;
	TL0 = 0x18;
	TR0 =1;

	EA = 1;		//打开中断总开关
	ET0 = 1;	//打开T0中断开关
	while(1);	//保持持续刷新
}

//定义74HC595发送函数
void HC595Send(char date)
{
	unsigned char a;

	SRCLK = 1;	//74HC595初始状态定义
	LCLK = 1;	//74HC595初始状态定义

	for(a=0; a<8; a++)	//从高位到低位依次发送8位数字
	{
		SER = date >> 7;
		date <<= 1;

		//SRCLK由0->1(上升沿到达),一位数字通过移位寄存器到达QH至QA中某一位，但数据还没有被输出
		SRCLK = 0;
		_nop_();
		_nop_();
		SRCLK = 1;
	}

	LCLK = 0;	//RCLK由0->1,QH至QA中的全部数据一次性被输出
	_nop_();
	_nop_();
	LCLK = 1;
}

//中断函数
void InterruptTime0() interrupt 1	//中断类型为T0中断，1为中断编号
{
	static unsigned char i = 0;		//此处要加static定义为静态变量，否则每次只执行“case 0”语句

	TH0 = 0xFC;		//设置定时器,晶振频率12Mhz,计次间隔1ms
	TL0 = 0x18;		//注意：右移TF0溢出时，进入定时器中断硬件自动清零，不在需要软件清零，省略语句TF0=0；

	P0 = 0xFF;		//消除鬼影
	HC595Send(0xFF);	//使DPh至DPa保持高电平

	switch(i)		//
	{
		case 0: P0 = dian_zhen_LED[i];i++;break;
		case 1: P0 = dian_zhen_LED[i];i++;break;
		case 2: P0 = dian_zhen_LED[i];i++;break;
		case 3: P0 = dian_zhen_LED[i];i++;break;
		case 4: P0 = dian_zhen_LED[i];i++;break;
		case 5: P0 = dian_zhen_LED[i];i++;break;
		case 6: P0 = dian_zhen_LED[i];i++;break;
		case 7: P0 = dian_zhen_LED[i];i=0;break;
		default:break;
	}
}

实验四：实现8×8点阵LED显示“爱心”图案

#include<reg52.h>	//头文件
#include<intrins.h>

//定义使用的IO口
sbit SER = P3^4;
sbit LCLK = P3^5;
sbit SRCLK = P3^6;

//定义图案“爱心”取模参数
unsigned char ai_xin[8] = {0x30,0x78,0x7C,0x3E,0x3E,0x7C,0x78,0x30,};
//定义8×8点阵LED的列选通信号，一次亮一列
unsigned char dian_zhen_LED[8] = {0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};

//申明74HC595发送函数
void HC595Send(char date);
//申明延时函数
void delay(int i);

//主函数
void main()
{
	unsigned char i;

	while(1)
	{
		for(i=0; i<8; i++)	//图案动态刷新
		{
			P0 = dian_zhen_LED[i];	//点阵LED从左至右依次列低电平
			HC595Send(ai_xin[i]);	//第一列图案显示
			delay(100);		   //延时
			HC595Send(0x00);   //消除鬼影,普中A2好像不需要消除
		}
	}
}

//定义74HC595发送函数
void HC595Send(char date)
{
	unsigned char a;

	SRCLK = 1;	//74HC595初始状态定义
	LCLK = 1;	//74HC595初始状态定义

	for(a=0; a<8; a++)	//从高位到低位依次发送8位数字
	{
		SER = date >> 7;
		date <<= 1;

		//SRCLK由0->1(上升沿到达),一位数字通过移位寄存器到达QH至QA中某一位，但数据还没有被输出
		SRCLK = 0;
		_nop_();
		_nop_();
		SRCLK = 1;
	}

	LCLK = 0;	//RCLK由0->1,QH至QA中的全部数据一次性被输出
	_nop_();
	_nop_();
	LCLK = 1;
}

//定义延时函数
void delay(int i)
{
	while(i--);
}

实验五：显示图案“我爱你”

#include<reg52.h>		//头文件
#include<intrins.h>

//定义使用的IO口
sbit SER = P3^4;
sbit LCLK = P3^5;
sbit SRCLK = P3^6;

//申明74HC595发送函数
void hc595Send(char date);

//定义图案“我爱你”取模参数
unsigned char wo_ai_ni[40] =
	{
		0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
		0x00,0x66,0x66,0x7E,0x7E,0x66,0x66,0x00,
		0x30,0x78,0x7C,0x3E,0x3E,0x7C,0x78,0x30,
		0x00,0x7C,0x7E,0x06,0x06,0x7E,0x7C,0x00,
		0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
	};
//定义8×8点阵LED的列选通信号，一次亮一列
unsigned char dian_zhen_LED[8] = {0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};

//主函数
void main()
{
	TMOD = 0;
	TH0 = 0xFC;
	TL0 = 0x18;
	TR0 = 1;

	EA = 1;
	ET0 = 1;
	while(1);
}

//定义74HC595发送函数
void hc595Send(char date)
{
	unsigned char a = 0;

	SRCLK = 1;
	LCLK = 1;

	for(a=0; a<8; a++)
	{
		SER = date >> 7;
		date <<= 1;

		SRCLK = 0;
		_nop_();
		_nop_();
		SRCLK = 1;
	}

	LCLK = 0;
	_nop_();
	_nop_();
	LCLK = 1;
}
//中断函数
InterruptTime0() interrupt 1
{
	static unsigned int cnt = 0;
	static unsigned char index = 0;
	static unsigned char i = 0;

	TH0 = 0xFC;
	TL0 = 0x18;

	hc595Send(0x00);	//消除鬼影

	switch(i)
	//动态刷新：整个40×8的图片切割成32张图，从index位置开始依次刷新一遍
	{
		case 0: hc595Send(wo_ai_ni[index + 0]); P0 = dian_zhen_LED[0]; i++; break;	//显示第index张图片第一列
		case 1: hc595Send(wo_ai_ni[index + 1]); P0 = dian_zhen_LED[1]; i++; break;
		case 2: hc595Send(wo_ai_ni[index + 2]); P0 = dian_zhen_LED[2]; i++; break;
		case 3: hc595Send(wo_ai_ni[index + 3]); P0 = dian_zhen_LED[3]; i++; break;
		case 4: hc595Send(wo_ai_ni[index + 4]); P0 = dian_zhen_LED[4]; i++; break;
		case 5: hc595Send(wo_ai_ni[index + 5]); P0 = dian_zhen_LED[5]; i++; break;
		case 6: hc595Send(wo_ai_ni[index + 6]); P0 = dian_zhen_LED[6]; i++; break;
		case 7: hc595Send(wo_ai_ni[index + 7]); P0 = dian_zhen_LED[7]; i=0; break;
		default:break;
	}
	cnt++;	//计次加1，一次时间间隔为1ms
	if(cnt == 100)	//时间到达0.1秒
	{
		cnt = 0;	//计次清零
		index++;	//下一张图片
		if(index == 32)	//刷新至第32张图
		{
			index = 0;	//从头开始
		}
	}
}

备注及说明：

• 普中开发攻略有误，正确的取模软件参数为下图所示：