单片机：实现流水灯左移、右移程序（附带源码）

1. 设计思路

• 硬件毗连：
  
  
  
  • 假设使用 STM32 单片机的多个 GPIO 引脚（例如 PA0 到 PA7）毗连 8 个 LED 灯。
    
  • LED 灯的亮灭状态通过控制 GPIO 引脚的电平来实现。通常，使用 "1" 点亮 LED，使用 "0" 熄灭 LED。
    
  
  
• 左移和右移的实现：
  
  
  
  • 左移：从最左端的 LED 开始依次点亮到最右端，然后循环回到最左端。
    
  • 右移：从最右端的 LED 开始依次点亮到最左端，然后循环回到最右端。
    
  
  
• 定时控制：
  
  
  
  • 通过定时器大概延时函数控制 LED 的切换速率，使得流水灯结果显着。
    
  
  

2. 硬件毗连

假设毗连 8 个 LED 到 STM32 的 PA0 到 PA7 引脚，并且每个 LED 毗连到对应的 GPIO 引脚上，控制它们的电平实现亮灭。

• PA0 至 PA7 毗连到 8 个 LED。
  

3. 程序设计

程序的主要使命是通过 GPIO 控制 LED 的状态变化，实现流水灯结果。下面分别实现流水灯左移和右移的代码。
3.1. GPIO 初始化

首先须要初始化 STM32 的 GPIO 引脚，将 PA0 到 PA7 配置为输出模式。

1. #include "stm32f10x.h"
3. void GPIO_Init_LED(void) {
4.     // 开启 GPIOA 时钟
5.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
6.    
7.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
8.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 |
9.                                   GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
10.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  // 推挽输出模式
11.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
12.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
13. }

复制代码

• 在上面的代码中，我们将 PA0 到 PA7 配置为推挽输出模式，这样可以控制 LED 的开关。
  

3.2. 流水灯左移程序

左移的原理是将一个 "1" 从最低位逐步移到最高位，每次点亮一个 LED，其他 LED 熄灭。

1. void LED_Left_Shift(void) {
2.     uint8_t led_state = 0x01;  // 初始时点亮最左边的 LED (PA0)
3.    
4.     while (1) {
5.         GPIOA->ODR = led_state;  // 设置 GPIOA 输出寄存器，控制 PA0 - PA7 的电平
6.         for (int i = 0; i < 1000000; i++);  // 延时
7.         
8.         // 左移，直到最右边
9.         led_state <<= 1;  // 将 1 左移
10.         if (led_state == 0x00) {  // 如果已经移到最右边，则重新从最左边开始
11.             led_state = 0x01;
12.         }
13.     }
14. }

复制代码

• 思路：每次将 led_state 左移一位，控制相应的 LED 灯亮灭。
  
• GPIOA->ODR = led_state; 用于设置 GPIOA 的输出数据寄存器，根据 led_state 中的值来点表态应的 LED。
  
• 左移使用是通过 led_state <<= 1; 完成的，当 led_state 为 0x00 时，体现已经将全部 LED 点亮过一次，此时将其重置为 0x01，从左边第一个 LED 开始。
  

3.3. 流水灯右移程序

右移的实现方式类似，不过是将一个 "1" 从最高位逐步移到最低位。

1. void LED_Right_Shift(void) {
2.     uint8_t led_state = 0x80;  // 初始时点亮最右边的 LED (PA7)
3.    
4.     while (1) {
5.         GPIOA->ODR = led_state;  // 设置 GPIOA 输出寄存器，控制 PA0 - PA7 的电平
6.         for (int i = 0; i < 1000000; i++);  // 延时
7.         
8.         // 右移，直到最左边
9.         led_state >>= 1;  // 将 1 右移
10.         if (led_state == 0x00) {  // 如果已经移到最左边，则重新从最右边开始
11.             led_state = 0x80;
12.         }
13.     }
14. }

复制代码

• 思路：每次将 led_state 右移一位，控制相应的 LED 灯亮灭。
  
• GPIOA->ODR = led_state; 同样用于设置 GPIOA 的输出数据寄存器，控制 LED 状态。
  
• 右移使用是通过 led_state >>= 1; 完成的，当 led_state 为 0x00 时，体现已经将全部 LED 点亮过一次，此时将其重置为 0x80，从右边第一个 LED 开始。
  

3.4. 主程序

主程序可以通过调用 LED_Left_Shift 或 LED_Right_Shift 来控制流水灯的方向。

1. int main(void) {
2.     // 初始化 GPIOA 引脚
3.     GPIO_Init_LED();
5.     // 流水灯左移
6.     LED_Left_Shift();  // 或调用 LED_Right_Shift() 实现右移效果
7.    
8.     while (1) {
9.         // 主循环可以执行其他任务
10.     }
11. }

复制代码

4. 总结

• 硬件设计：通过将 STM32 的 GPIO 引脚毗连到 8 个 LED，实现流水灯结果。通过控制 GPIO 输出的电平，实现 LED 的亮灭。
  
• 控制原理：通过左移和右移使用改变点亮的 LED 位置，每次更新 GPIO 输出的电平，形成流水灯结果。
  
• 延时控制：使用简单的 for 循环实现延时，可以调整延时时间来控制流水灯的速率。
  

5. 扩展功能

• 双向流水灯：可以通过在左移和右移之间切换，实现双向流水灯的结果。
  
• 速率控制：通过调整延时函数的循环次数，改变流水灯的切换速率。
  
• 多种显示模式：可以参加更多的控制逻辑，例如差别的模式（如闪灼、闪灼模式、交替模式等）。
  

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