1. I/O 口的结构及特点
- Atmega8 有23 个I/O 引脚，分成3 个8 位的端口B、C 和D，其中C 口只有7 位
- Atmega8 采用3个8位寄存器来控制I/O端口，它们分别是：方向寄存器DDRx、数据寄存器PORTx、输入引脚寄存器PINx
x为B或C 或D，分别代表B口、C口或D 口；
n为0~7，代表寄存器中的位置；
其中DDRx 和PORTx 是可读写寄存器，而PINx 为只读寄存器；
每个I/O引脚内部都有独立的上拉电阻电路，可通过程序设置内部上拉电阻是否有效。
方向寄存器DDRx中的每个位用于控制I/O口一个引脚的输入输出方向，即控制I/O口的工作模式为输出模式还是输入模式。
- 当DDRxn=1 时，I/O 的Pxn 引脚处于输出模式。此时
若PORTxn=1时，I/O引脚呈高电平，同时可提供输出20mA 的电流；
若PORTxn=0时，I/O引脚呈低电平，同时可吸收20mA 的电流。
- 当 DDRxn=0 时，I/O 的Pxn 引脚处于输入模式。此时
引脚寄存器PINxn 中的数据就是外部引脚的实际电平；
此时可通过PORTxn 的设置可控制内部的上拉电阻使用或不使用。
注意事项：
- 使用AVR的I/O 口，首先应正确设置其工作模式（输入模式还是输出模式），设置DDRx；
- 当I/O工作在输入模式(DDRxn=0)时，读取引脚上的电平应取PINxn的值，而不是PORTxn的值；
- 当I/O口工作在输入模式(DDRxn=0)时，应根据实际情况设置内部上拉电阻，利用内部上拉电阻可以节省外部上拉电阻；
- 将I/O空工作模式由输出模式设置为输入模式后，必须等待一个时钟周期后才能正确的读到外部引脚的值
2. 跑马灯程序控制发光二极管
我们选择用PD0~PD7来控制8个发光二极管循环点亮，从而实现“跑马灯”
所以电路图如图所示：
C程序如下：
//延时1MS
void delay_1ms()
{
unsigned int i;
for(i=;i<(unsigned int)(-);i++)
;
}
//延时nMS
void delay_ms(unsigned int n)
{
unsigned int i=;
for(i=;i<n;i++)
{
delay_1ms();
}
}
//主函数，依次顺序打开LED
int main()
{
unsigned char i;
DDRD = 0xFF; //设置D口为输出模式
PORTD = 0xFF; //置高电平
while()
{
for(i=;i<;i++) //顺序打开LED
{
PORTD = ~(<<i); //点亮的位置低电平
delay_ms();
}
}
return ;
}
跑马灯
问：如果改变 delay_ms 的时间会变的怎样呢？
=> 跑马灯的变换速度改变。
问：如果直接让 PORTD = ( 1<<i )呢？
=> PORTD = ~( 1<<i )：每次只亮一个灯；
=> PORTD = ( 1<<i )：每次只有一个灯是不亮的，其余灯都亮着。
问：能不能添加或修改程序，改变灯亮的顺序和时间呢？
=> 改变循环条件就可以改变亮灯的顺序，如把i++改为i+=2，即可实现隔一盏灯亮一个；
=> 亮灯时间改变延迟时间delay_ms()的传入参数即可。
3. 单个LED数码管练习
给数码管的a、b、c、d、e、f、g七个发光二极管加不同的电平，二极管显示不同亮暗的组合就可以显示不同的字形；
以1为高电平，0为低电平，给出字形码表：
即0x3F表示的就是字型‘0’，0x06表示的就是字型‘1’......；
所以直接把这种对应关系存到一个Char型数组里（一个Char型是8位）；
想要对应的a、b、c、d、e、f、g七个发光二极管展示亮与暗，我们选用PD0~7这8位来控制；
如：想要展示字型‘0’ => ‘0’对应字形码是0x3F => 其中发光二极管的a~f均为亮状态 => PD0~5均为低电平（低电平亮灯）。
我们用一个LED数码管显示数字0~9，仍然使用PD口控制，循环显示数字
电路图如图所示：
了解理论知识后便可以开始编程：（延时函数与上面相同）
void main()
{
unsigned char i;
unsigned char num[] = {0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F}; DDRD = 0xFF; //设置D口为输出模式
PORTD = 0xFF; //置高电平 while()
{
for(i=;i<;i++) //LED数码管顺序显示字型0~9
{
PORTD = num[i];
delay_ms();
}
}
}
单个LED数码管
问：想显示A~F 怎么办呢？
=> num[] 数组再添加多几个元素，分别是A~F对应的字形码。
问：能不能显示像H，L 一类的字母呢？
=> 能，想要显示字母H，只需要二极管的b、c、e、f、g亮即可；
=> 想要显示字母L，只需要二极管的d、e、f亮即可。
问：改变了delay_ms 函数的延时时间会怎样呢？
=> 数字之间的显示间隔边长。
问：要显示小数点我们应该怎么办呢？
=> 在字形码表中可以看出，最高位h是没有作用的，所以可以用h位来控制小数点，当最高位为1时小数点亮，为0时不亮；
=> 如0x5B表示‘2’，那么0x5B + 0x80表示‘2.’。
4.多个LED数码管实验
静态显示：3小节的内容便是静态展示
动态显示：采用各数码管循环轮流的显示的方法，当循环频率较高时，利用人眼的暂留特性，感觉不到数码管的闪烁，就像看到数码管在同时发光一样，类似电影的原理。
两者对比：动态显示比静态显示占用资源少，耗电少；但是稳定性却差，程序设计也更为复杂，MCU负担重。
动态显示需要一个接口完成字形码的输出，另外一个接口完成各数码管的轮流显示；
我们要实现从“000.0”到“999.9”的数字变化显示过程；
用PB口做字形码的输出口，用PC0~PC3控制数码管的轮转流显示；
从左数起，其中PC0表示第0个数，PC1表示第1个数，PC2表示第3个数（该数显示小数点），PC3表示第4个数；所以只有第三个数是特殊的；
参考原理图如下：
代码实现如下：
void main()
{
//PB口做字形码的输出口，PC0~PC3控制数码管的轮流显示
unsigned char i,j;
static unsigned char LedNum[] = {0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};
//显示小数点要加0x80
unsigned char CountNum[] = {,,,}; //计数的百、十、个位和十分位
DDRB = 0xFF; //设置B口为输出模式
PORTB = 0xFF; //置高电平
DDRC = 0x0F;
PORTC = 0xFF; while()
{
i=; //用于PC0~PC3的轮转
for(j=;j<;j++) //依次显示4S"000.0"
{
i = ++i%;
PORTC&=~(<<i);
if(==i) //如果是第三个数字则加个小数点显示
PORTB = LedNum[] + 0x80;
else //其余情况都没有小数点显示
PORTB = LedNum[];
delay_ms();
PORTC|= 0xFF;//复位，切换到下一个输出口
}
CountNum[] = CountNum[] = CountNum[] = CountNum[] = ; //用于实现4位数的加一变化
while()
{
//计数加1，满9进位、后置0
if(CountNum[]++==)
{
CountNum[] = ;
if( == CountNum[]++)
{
CountNum[] = ;
if( == CountNum[]++)
{
CountNum[] = ;
CountNum[]++;
}
}
}
//显示计数值
for(i=;i<;i++)
{
PORTC&=~(<<i);
if( == i)
PORTB = LedNum[CountNum[i]] + 0x80;
else
PORTB = LedNum[CountNum[i]];
delay_ms();
PORTC|=0xFF;
}
//999.9的时候退出
if(CountNum[]== && CountNum[]== && CountNum[]== && CountNum[]==)
break;
}
}
}
多个LED数码管