第二部分　基礎(chǔ)項(xiàng)目

項(xiàng)目一　輸出

知識(shí)目標(biāo)：了解E-blocks的LED硬件模板，會(huì)將其組裝在主控制板的A、B、C、D、E端口。了解Flowcode模塊化編程方法，會(huì)編程控制LED模板模擬流水燈。

硬件組裝

第一步：取出E-blocks套件中的主控制板、電源適配器、LED模板、USB連線。

第二步：將LED模板插入主控制板的“B口”。

第三步：將電源適配器輸入端插入供電插座，輸出端插入主控制板電源插孔，此時(shí)，電源指示燈亮。

第四步：用USB連線將主控制板和電腦連接起來(lái)。

第五步：設(shè)置主控制板跳線（僅對(duì)EB006），見(jiàn)表2-1-1、表2-1-2。

任務(wù)一　點(diǎn)亮1個(gè)LED燈

1.程序編寫(xiě)

點(diǎn)亮LED模板上最低位的編號(hào)為D0的LED燈。

第一步：雙擊桌面上的Flowcode程序圖標(biāo)，進(jìn)入Flowcode流程圖選擇框，如圖2-1-1所示。

選中“創(chuàng)新Flowcode流程圖”，點(diǎn)擊“確定”進(jìn)入“選擇目標(biāo)”框，如圖2-1-2所示。

選擇控制器型號(hào)“16F877A”，點(diǎn)擊“確定”進(jìn)入Flowcode程序設(shè)計(jì)編輯界面，如圖2-1-3所示。

第二步：用鼠標(biāo)指向“輸出模塊”，按住鼠標(biāo)左鍵，將其拖入模塊下方，如圖2-1-4所示；雙擊模塊，進(jìn)入該模塊的編輯框，如圖2-1-5所示。

根據(jù)硬件設(shè)置，LED模板被插入主控制板的“端口B”，因此，在“埠”欄通過(guò)彈出按鈕選擇“端口B”，如圖2-1-6所示。點(diǎn)擊“確定”，設(shè)定主控制板從“端口B”輸出程序。

由于E-blocks組件中的LED模塊，在電路設(shè)計(jì)時(shí)LED采用共負(fù)極（又稱(chēng)共陰極接法，即D7～D08個(gè)LED的負(fù)極均與電源的負(fù)極連接）。這種方式下，在主控制器PIC16F877A的引腳上輸出一個(gè)數(shù)字信號(hào)“1”時(shí)，可以使LED發(fā)亮（引腳上輸出“1”或“0”由程序指令控制）；輸出數(shù)字信號(hào)“0”時(shí)則LED不發(fā)亮。主控制器PIC16F877A只能輸出信號(hào)“0”或“1”，它們稱(chēng)為數(shù)字信號(hào)。

因此，為了點(diǎn)亮LED燈，在“變量或數(shù)值”框中應(yīng)給“1”，通過(guò)彈出按鈕選擇或直接在框中輸入數(shù)據(jù)“1”，如圖2-1-7所示。點(diǎn)擊“確定”則“輸出模塊”的值變?yōu)椤?”，如圖2-1-8所示。

由于只點(diǎn)亮一個(gè)LED燈，在“導(dǎo)出至”中可以選擇“單一的位”來(lái)進(jìn)行（控制器中的輸入輸出每個(gè)端口有8個(gè)引腳，每個(gè)引腳稱(chēng)為一個(gè)位；一組二進(jìn)制數(shù)如10101010是8位數(shù)，單獨(dú)一個(gè)數(shù)就是一個(gè)“位”，從右往左數(shù)，編號(hào)是第0位，第1位，……，第7位；第0位是最低位，第7位是最高位）。

本操作的任務(wù)是點(diǎn)亮編號(hào)為“D0”的LED燈，即B端口的最低位；故通過(guò)彈出按鈕選擇“0”（D7～D0 8個(gè)LED燈在程序設(shè)計(jì)最高位是D7，最低位是D0，編號(hào)是7～0；如需要點(diǎn)亮的是D5，則選擇“5”，依此類(lèi)推，必須一一對(duì)應(yīng)）。點(diǎn)擊“確定”，設(shè)置完成，如圖2-1-9所示。

第三步：將延時(shí)模塊拖至“輸出模塊”下方，雙擊打開(kāi)設(shè)置對(duì)話框，默認(rèn)延時(shí)時(shí)間（即燈亮?xí)r間）為1毫秒，由于時(shí)間太短，人眼觀察不到燈發(fā)亮（人所能觀察到的燈亮?xí)r間至少要大于0.02秒）。雙擊圖標(biāo)，彈出對(duì)話框，進(jìn)行設(shè)置，設(shè)延時(shí)時(shí)間為1秒，如圖2-1-10所示，點(diǎn)擊“確定”完成設(shè)置。至此，程序設(shè)計(jì)完成。

第四步：保存文件。在主菜單“檔案”中選擇“另存為”，將編寫(xiě)的程序文件（取名為Flowcode-LED）保存在事先建立的文件夾中，可以自己命名文件名或者按系統(tǒng)給出的文件名進(jìn)行保存。

2.程序編譯

只有編譯后的程序主控制器才能識(shí)別。選擇主菜單工具欄中的編譯按鈕，出現(xiàn)如圖2-1-11所示界面，系統(tǒng)即對(duì)程序進(jìn)行編譯。

編譯完成會(huì)出現(xiàn)提示信息“FINISHED”，點(diǎn)擊“關(guān)閉”，完成編譯。

3.程序仿真

在現(xiàn)代自動(dòng)控制設(shè)計(jì)技術(shù)中，仿真是重要的一步。仿真（Simulation）技術(shù)，或稱(chēng)為模擬技術(shù)，是用一個(gè)系統(tǒng)模仿另一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)。在Flowcode軟件中，有虛擬仿真面板，如圖2-1-12所示。

第一步：點(diǎn)擊菜單，點(diǎn)擊“LED”選項(xiàng)，在虛擬仿真區(qū)即出現(xiàn)一個(gè)虛擬的LED燈（由于系統(tǒng)是向外輸出信號(hào)來(lái)控制LED燈，選擇“OUT”，故選擇輸出模塊；反之，選擇“IN”，選擇模塊），如圖2-1-13所示。

鼠標(biāo)指向LED燈，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵彈出“指定組件管腳連接點(diǎn)”對(duì)話框進(jìn)行管腳連接設(shè)置，如圖2-1-14所示。

由于LED燈（D0）被指定連接在端口B的第0位，在對(duì)話框中一一設(shè)定，如圖2-1-15所示。

設(shè)置完畢，點(diǎn)擊“完成”。

第二步：開(kāi)始仿真。點(diǎn)擊主界面上的工具欄中的“開(kāi)始－暫停－停止”按鈕，仿真開(kāi)始，LED燈被點(diǎn)亮。也可以點(diǎn)擊或按鈕進(jìn)行“步進(jìn)”或“步過(guò)”對(duì)程序進(jìn)行逐步仿真，這種方法可以方便地檢查到程序出錯(cuò)位置。如圖2-1-16所示。

4.程序下載

編譯后的程序只有下載到主控制器芯片中才能通過(guò)芯片運(yùn)算程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)外的控制。

第一步：用USB線將電腦和主控制板連接起來(lái)。需要準(zhǔn)備器件有主板、LED燈板、USB線、電源和已安裝有Flowcode圖形編程軟件的電腦，如圖2-1-17所示。

第二步：點(diǎn)擊“流程圖編譯下載至芯片”按鈕，主控制板上數(shù)據(jù)傳輸指示燈（黃燈）閃爍，程序被載入主控制器PIC16F877A中。按下主控制板上的“REST”復(fù)位鍵，程序開(kāi)始在主控制器中運(yùn)行，D0號(hào)LED燈點(diǎn)亮。如圖2-1-18所示。

同理，可以點(diǎn)亮LED板上的任何一個(gè)LED燈。當(dāng)LED板插接在其他端口時(shí)，只需要對(duì)輸出端口進(jìn)行設(shè)置。

任務(wù)二　同時(shí)點(diǎn)亮或熄滅LED模板上的8個(gè)LED燈

1.程序編寫(xiě)

此處需利用“埠”的“屏蔽”功能。如圖2-1-19所示進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

變量或數(shù)值：0xff或255（十六進(jìn)制數(shù)ff、十進(jìn)制數(shù)255均為二進(jìn)制數(shù)11111111，每個(gè)1點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的LED燈）。

埠：端口B。

使用屏蔽：√（選擇√的對(duì)應(yīng)位燈亮）。

2.程序仿真

如圖2-1-20所示。

3.程序下載

點(diǎn)擊“流程圖編譯下載至芯片”按鈕，主控制板上數(shù)據(jù)傳輸指示燈（黃燈）閃爍，程序被載入主控制器PIC16F877A中。同時(shí)點(diǎn)亮多個(gè)LED燈實(shí)物圖。如圖2-1-21所示。

任務(wù)三　LED燈間隔發(fā)亮

1.編寫(xiě)程序

從端口B依次輸出點(diǎn)亮D1位、D3位、D5位、D7位和點(diǎn)亮D0位、D2位、D4位、D6位的兩種不同信號(hào)值，相鄰間隔1秒，從而完成LED的間隔閃亮，程序流程如圖2-1-22所示，點(diǎn)亮奇數(shù)位LED端口設(shè)置如圖2-1-23所示。

變量或參數(shù)：0xaa。

十六進(jìn)制數(shù)aa為二進(jìn)制數(shù)10101010，“1”點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)“位”上的燈，“0”則表示對(duì)應(yīng)“位”上的燈不亮；二進(jìn)制數(shù)10101010轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)是2⁷+0⁶+2⁵+0⁴+2³+0²+2¹+0⁰=128+0+32+0+8+0+2+0=170，表2-1-3～表2-1-5是十進(jìn)制、二進(jìn)制十六進(jìn)制在1～10的換算表。

點(diǎn)亮偶數(shù)位LED端口設(shè)置，如圖2-1-24所示。

變量或參數(shù)：0x55。

十六進(jìn)制數(shù)55為二進(jìn)制數(shù)01010101，“1”點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)“位”上的燈，“0”則表示對(duì)應(yīng)“位”上的燈不亮；二進(jìn)制數(shù)10101010轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制數(shù)是0⁷+2⁶+0⁵+2⁴+0³+2²+0¹+2⁰=0+64+0+16+0+4+0+1=85。

2.虛擬仿真

用“步進(jìn)”功能逐步仿真。點(diǎn)擊“步進(jìn)”仿真按鈕，奇數(shù)位和偶數(shù)位LED點(diǎn)亮仿真效果。分別見(jiàn)圖2-1-25和圖2-1-26。

3.程序下載

點(diǎn)擊“流程圖編譯下載至芯片”按鈕，主控制板上數(shù)據(jù)傳輸指示燈（黃燈）閃爍，程序被載入主控制器PIC16F877A中，如圖2-1-27所示。

任務(wù)四　流水燈

1.程序編寫(xiě)

利用循環(huán)模塊，將其拖入的下方，程序如圖2-1-28所示。

2.程序仿真

LED亮、滅現(xiàn)象與上例相同，但處于不斷循環(huán)之中，模擬流水狀，如圖2-1-29所示。

3.程序下載

點(diǎn)擊“流程圖編譯下載至芯片”按鈕，主控制板上數(shù)據(jù)傳輸指示燈（黃燈）閃爍，程序被載入主控制器PIC16F877A中。圖2-1-30、圖2-1-31為不同參數(shù)下的實(shí)物效果圖。

任務(wù)五　用LED模板上的8個(gè)燈模擬跑馬燈

1.工作原理

讓每個(gè)燈依次點(diǎn)亮一段時(shí)間，效果即流水狀。

2.程序編寫(xiě)

因程序長(zhǎng)，主界面不能顯示全部流程圖，在此僅編寫(xiě)4個(gè)燈的程序，其他可依此類(lèi)推，如圖2-1-32所示。

點(diǎn)擊菜單右側(cè)的選擇按鈕，點(diǎn)擊“LEDarray”選項(xiàng)，在虛擬仿真區(qū)出現(xiàn)一個(gè)虛擬的8個(gè)LED燈面板。鼠標(biāo)指向8個(gè)LED仿真燈模板，點(diǎn)擊右鍵打開(kāi)“連接設(shè)置框”，選擇端口B。

3.程序仿真

仿真效果如圖2-1-33所示。

4.程序下載

點(diǎn)擊“流程圖編譯下載至芯片”按鈕，主控制板上數(shù)據(jù)傳輸指示燈（黃燈）閃爍，程序被載入主控制器PIC16F877A中，如圖2-1-34所示。

練習(xí)

1.僅奇數(shù)的燈亮。

2.僅偶數(shù)的燈亮。

3.點(diǎn)亮4～7位的燈。

4.使用數(shù)值點(diǎn)亮端口PB7小燈。

5.使用單一的位點(diǎn)亮PB7小燈。

6.使用屏蔽點(diǎn)亮PB7小燈

7.編寫(xiě)一個(gè)至少20個(gè)輸出，使用不同輸出值到B端口的程序，一個(gè)接一個(gè)，然后查看仿真結(jié)果。使用以下4種方法進(jìn)行練習(xí)：16進(jìn)制、10進(jìn)制、單一的位、屏蔽埠。降低仿真速度，按照步進(jìn)模式查看每步輸出的值。

8.用LED模板模擬自由落體水滴。