单片机控制LED进阶技巧：解锁闪烁、调光等炫酷效果

# 1. 单片机控制LED基础

**1.1 LED简介**

LED（发光二极管）是一种半导体器件，当电流通过时会发光。LED具有体积小、功耗低、响应快、寿命长等优点，广泛应用于电子产品、汽车照明、显示屏等领域。

**1.2 单片机控制LED**

单片机是一种微型计算机，具有CPU、存储器和输入/输出接口等功能。通过单片机的I/O口可以控制LED的开关和亮度，实现各种LED控制应用。

# 2. LED闪烁控制技巧

### 2.1 软件定时器控制闪烁

#### 2.1.1 定时器中断原理

单片机中的定时器是一个计数器，它可以以一定频率产生中断信号。当定时器溢出时，它会产生一个中断请求，从而触发中断服务程序（ISR）。ISR可以用来更新LED的状态，从而实现LED闪烁。

#### 2.1.2 定时器控制LED闪烁示例

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

int main() {
    // 设置端口B的第5位为输出
    DDRB |= (1 << PB5);

    // 设置定时器0为CTC模式，频率为1Hz
    TCCR0A = (1 << WGM01);
    TCCR0B = (1 << CS01) | (1 << CS00);
    OCR0A = 124;

    // 设置定时器0的中断
    TIMSK0 |= (1 << OCIE0A);

    // 启用全局中断
    sei();

    while (1) {
        // 等待定时器中断
        _delay_ms(1000);
    }

    return 0;
}

// 定时器0中断服务程序
ISR(TIMER0_COMPA_vect) {
    // 切换LED的状态
    PORTB ^= (1 << PB5);
}

**代码逻辑分析：**

* 设置端口B的第5位为输出，用于连接LED。
* 设置定时器0为CTC模式，频率为1Hz。CTC模式表示定时器在达到比较值时产生中断。
* 设置比较值OCR0A为124，这意味着定时器每125个时钟周期产生一次中断。
* 设置定时器0的中断，当定时器达到比较值时触发中断服务程序。
* 在中断服务程序中，切换LED的状态。
* 在主循环中，等待定时器中断。

### 2.2 硬件定时器控制闪烁

#### 2.2.1 硬件定时器的配置

硬件定时器是单片机中独立于CPU的定时器，它可以产生精确的定时信号。硬件定时器通常有自己的寄存器和控制逻辑，不需要CPU的干预。

#### 2.2.2 硬件定时器控制LED闪烁示例

#include <avr/io.h>

int main() {
    // 设置端口B的第5位为输出
    DDRB |= (1 << PB5);

    // 设置定时器1为CTC模式，频率为1Hz
    TCCR1B = (1 << WGM12) | (1 << CS10);
    OCR1A = 15624;

    // 设置定时器1的中断
    TIMSK1 |= (1 << OCIE1A);

    // 启用全局中断
    sei();

    while (1) {
        // 等待定时器中断
    }

    return 0;
}

// 定时器1中断服务程序
ISR(TIMER1_COMPA_vect) {
    // 切换LED的状态
    PORTB ^= (1 << PB5);
}

**代码逻辑分析：**

* 设置端口B的第5位为输出，用于连接LED。
* 设置定时器1为CTC模式，频率为1Hz。
* 设置比较值OCR1A为15624，这意味着定时器每15625个时钟周期产生一次中断。
* 设置定时器1的中断，当定时器达到比较值时触发中断服务程序。
* 在中断服务程序中，切换LED的状态。
* 在主循环中，等待定时器中断。

# 3.1 PWM调光原理

#### 3.1.1 PWM波形的生成

脉宽调制（PWM）是一种通过改变脉冲宽度来控制输出平均功率的技术。PWM波形由一系列周期性重复的脉冲组成，每个脉冲的宽度可变。脉冲宽度越宽，输出功率越大；脉冲宽度越窄，输出功率越小。

#### 3.1.2 PWM调光原理

在LED调光中，PWM波形用于控制LED的亮度。当PWM波形输出高电平时，LED导通，发光；当PWM波形输出低电平时，LED截止，不发光。通过调节PWM波形的占空比（即高电平时间占整个周期的比例），可以改变LED的平均亮度。占空比越大，LED亮度越高；占空比越小，LED亮度越低。

### 3.2 单片机PWM调光实现

#### 3.2.1 PWM输出配置

单片机通常具有内置的PWM模块，用于生成PWM波形。PWM模块的配置包括：

- **时钟源选择：**选择PWM模块的时钟源，如内部时钟或外部时钟。
- **分频比设置：**设置PWM模块的时钟分频比，以获得所需的PWM频率。
- **占空比设置：**设置PWM模块的占空比，以控制LED的亮度。

#### 3.2.2 PWM调光控制示例

以下代码示例演示了如何使用单片机PWM模块控制