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单片机很好玩3，制作一个呼吸灯

		发表于: 2019-01-06 13:31:11 | 已被阅读: 26 | 分类于: 单片机

上一节为了解决单片机 IO 电流驱动能力不足，导致 LED 小灯亮度不高的问题，借助了三极管。单片机的 IO 通过三极管开关 LED 小灯的电流，最后的确明显让小灯的亮度更高了。

使用电路模拟软件

还记得上一节的这张图吗？

这个是我手绘的原理图，看着很丑。我还记得一年前发现了一款比较轻量级的模拟软件，非常好用，所以今天又找出来了，推荐初学者使用。现在将上面的原理图画出：
画好原理图后，就可以模拟了。
现在将开关拨向高电平，模拟单片机 IO 输出高电平，可以看出此时 LED 小灯的阳极电压只有 54.64 mV，这显然不能驱动LED小灯，所以小灯没有亮。现在再将开关拨向地：
此时，LED 小灯的阳极电压达到 4.83V，所以小灯亮起来了。

虽然不能迷信模拟软件，但是它（DesignSoft Tina 9 - Industrial）的确是一个不错的参考，尤其对于和我一样的初学者朋友来说。

使用C语言制作呼吸灯

现在既然 LED 小灯足够亮，那么就能做些更好玩的东西了。相信不少朋友使用过带“呼吸灯”的手机，指示灯慢慢的变暗，再慢慢的变亮，看起来就跟动物呼吸一样，所以称为“呼吸灯”。

那么，它是怎么实现的呢？我们的使用的普通 LED 小灯也能实现吗？当然是可以的，纯硬件电路就不说了，这里主要介绍下如何使用 C语言编程控制单片机实现“呼吸灯”。

C语言控制小灯亮度

“呼吸灯”其实就是小灯的亮度是逐渐变化的。也就是说，只要能够使用单片机控制我们的 LED 小灯的亮度，“呼吸灯”效果也就实现了。

上一节使用 C语言控制单片机 IO 交替输出高低电平，实现了 LED 小灯的闪烁效果，核心代码如下：

 while(1){
        P20 = 0;
        delay(10);
        P20 = 1;
        delay(10);
    }

IO 输出的高低电平持续时间都是 10 个单位，一个完整的周期内，LED 小灯的亮灭时间都是相等的。那么，现在有下面这两种情况：

  • 一个周期内，LED 小灯亮的时间比灭的时间持续时间长。
  • 一个周期内，LED 小灯亮的时间比灭的时间持续时间短。

想象一下，哪种情况下的小灯更亮呢？答案是显而易见的，所以使用 C语言编程单片机控制小灯亮度的思路就有了，就是控制一个周期内，LED 小灯的亮灭持续时间长短而已。如此一来，假设一个亮灭周期为 100 个时间单位，就可以写出下面这个函数：

void twinkle_once(unsigned char darkTime)
{
    P20 = 0;
    delay(100-darkTime);
    P20 = 1;
    delay(darkTime);
}

现在在 main 函数里测试一下该函数，分两次，一次传入的参数为 10，一次为 90：

int main()
{
    while(1){
        twinkle_once(10);   // 分别测试
        //twinkle_once(90);     // 分别测试
    }
    return 0;
}

可以看出，twinkle_once() 函数的确会因为参数不同，驱动小灯的亮度也不同。

实现“呼吸灯”

既然已经能够使用 C语言编程单片机控制 LED 小灯的亮度，实现“呼吸灯”就不难了。只要传递给 twinkle_once() 函数的参数由小变大，再有大变小就可以了。所以可以写出如下控制代码，请看：

int main()
{
    char darkTime = 0, dir = 1;
    unsigned int cnt = 0;
    while(1){

        cnt ++;
        twinkle_once(darkTime);
        if(cnt == 4){
            cnt = 0;
            if(dir)
                darkTime += 1;
            else
                darkTime -= 1;

            if(darkTime >= 100)
                dir = 0;
            if(darkTime <= 60)
                dir = 1;
        }
    }
}

最终完整代码如下：

变量 cnt 可以控制“呼吸灯”的呼吸节奏，cnt 越小，呼吸速度越快，反之呼吸速度越快。变量 dir 决定小灯是逐渐变暗还是逐渐变亮。编译，烧写程序到单片机，还是按照上一节一样连线，最终可以得到如下效果： [video width="544" height="960" mp4="https://blog.popkx.com/usr/uploads/2019/01/1-1.mp4"][/video]

能够看出， twinkle_once() 函数控制 LED 小灯的亮度并不是线性的，所以呼吸灯的“呼吸”效果并不是特别好。因此，更理想的做法不应该只是简单加减 1 修改 darkTime ，而是按照 LED 小灯的响应曲线修改之。限于篇幅，这里就不写了。

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