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：
1 //延时1MS 2 void delay_1ms() 3 { 4 unsigned int i; 5 for(i=1;i<(unsigned int)(1144-2);i++) 6 ; 7 } 8 //延时nMS 9 void delay_ms(unsigned int n) 10 { 11 unsigned int i=0; 12 for(i=0;i<n;i++) 13 { 14 delay_1ms(); 15 } 16 } 17 //主函数，依次顺序打开LED 18 int main() 19 { 20 unsigned char i; 21 DDRD = 0xFF; //设置D口为输出模式 22 PORTD = 0xFF; //置高电平 23 while(1) 24 { 25 for(i=0;i<8;i++) //顺序打开LED 26 { 27 PORTD = ~(1<<i); //点亮的位置低电平 28 delay_ms(200); 29 } 30 } 31 return 0; 32 }
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）
1 void main() 2 { 3 unsigned char i; 4 unsigned char num[10] = {0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F}; 5 6 DDRD = 0xFF; //设置D口为输出模式 7 PORTD = 0xFF; //置高电平 8 9 while(1) 10 { 11 for(i=0;i<10;i++) //LED数码管顺序显示字型0~9 12 { 13 PORTD = num[i]; 14 delay_ms(500); 15 } 16 } 17 }
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：
1 void main() 2 { 3 //PB口做字形码的输出口，PC0~PC3控制数码管的轮流显示 4 unsigned char i,j; 5 static unsigned char LedNum[10] = {0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F}; 6 //显示小数点要加0x80 7 unsigned char CountNum[4] = {0,0,0,0}; //计数的百、十、个位和十分位 8 DDRB = 0xFF; //设置B口为输出模式 9 PORTB = 0xFF; //置高电平 10 DDRC = 0x0F; 11 PORTC = 0xFF; 12 13 while(1) 14 { 15 i=0; //用于PC0~PC3的轮转 16 for(j=0;j<10;j++) //依次显示4S"000.0" 17 { 18 i = ++i%4; 19 PORTC&=~(1<<i); 20 if(2==i) //如果是第三个数字则加个小数点显示 21 PORTB = LedNum[0] + 0x80; 22 else //其余情况都没有小数点显示 23 PORTB = LedNum[0]; 24 delay_ms(10); 25 PORTC|= 0xFF;//复位，切换到下一个输出口 26 } 27 CountNum[0] = CountNum[1] = CountNum[2] = CountNum[3] = 0; //用于实现4位数的加一变化 28 while(1) 29 { 30 //计数加1，满9进位、后置0 31 if(CountNum[3]++==9) 32 { 33 CountNum[3] = 0; 34 if(9 == CountNum[2]++) 35 { 36 CountNum[2] = 0; 37 if(9 == CountNum[1]++) 38 { 39 CountNum[1] = 0; 40 CountNum[0]++; 41 } 42 } 43 } 44 //显示计数值 45 for(i=0;i<4;i++) 46 { 47 PORTC&=~(1<<i); 48 if(2 == i) 49 PORTB = LedNum[CountNum[i]] + 0x80; 50 else 51 PORTB = LedNum[CountNum[i]]; 52 delay_ms(10); 53 PORTC|=0xFF; 54 } 55 //999.9的时候退出 56 if(CountNum[0]==9 && CountNum[1]==9 && CountNum[2]==9 && CountNum[3]==9) 57 break; 58 } 59 } 60 }