单片机：实现流水灯左移、右移程序（附带源码）

1. 设计思路

• 硬件连接：
  • 假设使用 STM32 单片机的多个 GPIO 引脚（例如 PA0 到 PA7）连接 8 个 LED 灯。
  • LED 灯的亮灭状态通过控制 GPIO 引脚的电平来实现。通常，使用 "1" 点亮 LED，使用 "0" 熄灭 LED。
• 左移和右移的实现：
  • 左移：从最左端的 LED 开始依次点亮到最右端，然后循环回到最左端。
  • 右移：从最右端的 LED 开始依次点亮到最左端，然后循环回到最右端。
• 定时控制：
  • 通过定时器或者延时函数控制 LED 的切换速度，使得流水灯效果明显。

2. 硬件连接

假设连接 8 个 LED 到 STM32 的 PA0 到 PA7 引脚，并且每个 LED 连接到对应的 GPIO 引脚上，控制它们的电平实现亮灭。

• PA0 至 PA7 连接到 8 个 LED。

3. 程序设计

程序的主要任务是通过 GPIO 控制 LED 的状态变化，实现流水灯效果。下面分别实现流水灯左移和右移的代码。

3.1. GPIO 初始化

首先需要初始化 STM32 的 GPIO 引脚，将 PA0 到 PA7 配置为输出模式。

#include "stm32f10x.h"

void GPIO_Init_LED(void) {
    // 开启 GPIOA 时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 |
                                  GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  // 推挽输出模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

• 在上面的代码中，我们将 PA0 到 PA7 配置为推挽输出模式，这样可以控制 LED 的开关。

3.2. 流水灯左移程序

左移的原理是将一个 "1" 从最低位逐步移到最高位，每次点亮一个 LED，其他 LED 熄灭。

void LED_Left_Shift(void) {
    uint8_t led_state = 0x01;  // 初始时点亮最左边的 LED (PA0)
    
    while (1) {
        GPIOA->ODR = led_state;  // 设置 GPIOA 输出寄存器，控制 PA0 - PA7 的电平
        for (int i = 0; i < 1000000; i++);  // 延时
        
        // 左移，直到最右边
        led_state <<= 1;  // 将 1 左移
        if (led_state == 0x00) {  // 如果已经移到最右边，则重新从最左边开始
            led_state = 0x01;
        }
    }
}

• 思路：每次将 led_state 左移一位，控制相应的 LED 灯亮灭。
• GPIOA->ODR = led_state; 用于设置 GPIOA 的输出数据寄存器，根据 led_state 中的值来点亮相应的 LED。
• 左移操作是通过 led_state <<= 1; 完成的，当 led_state 为 0x00 时，表示已经将所有 LED 点亮过一次，此时将其重置为 0x01，从左边第一个 LED 开始。

3.3. 流水灯右移程序

右移的实现方式类似，不过是将一个 "1" 从最高位逐步移到最低位。

void LED_Right_Shift(void) {
    uint8_t led_state = 0x80;  // 初始时点亮最右边的 LED (PA7)
    
    while (1) {
        GPIOA->ODR = led_state;  // 设置 GPIOA 输出寄存器，控制 PA0 - PA7 的电平
        for (int i = 0; i < 1000000; i++);  // 延时
        
        // 右移，直到最左边
        led_state >>= 1;  // 将 1 右移
        if (led_state == 0x00) {  // 如果已经移到最左边，则重新从最右边开始
            led_state = 0x80;
        }
    }
}

• 思路：每次将 led_state 右移一位，控制相应的 LED 灯亮灭。
• GPIOA->ODR = led_state; 同样用于设置 GPIOA 的输出数据寄存器，控制 LED 状态。
• 右移操作是通过 led_state >>= 1; 完成的，当 led_state 为 0x00 时，表示已经将所有 LED 点亮过一次，此时将其重置为 0x80，从右边第一个 LED 开始。

3.4. 主程序

主程序可以通过调用 LED_Left_Shift 或 LED_Right_Shift 来控制流水灯的方向。

int main(void) {
    // 初始化 GPIOA 引脚
    GPIO_Init_LED();

    // 流水灯左移
    LED_Left_Shift();  // 或调用 LED_Right_Shift() 实现右移效果
    
    while (1) {
        // 主循环可以执行其他任务
    }
}

4. 总结

• 硬件设计：通过将 STM32 的 GPIO 引脚连接到 8 个 LED，实现流水灯效果。通过控制 GPIO 输出的电平，实现 LED 的亮灭。
• 控制原理：通过左移和右移操作改变点亮的 LED 位置，每次更新 GPIO 输出的电平，形成流水灯效果。
• 延时控制：使用简单的 for 循环实现延时，可以调整延时时间来控制流水灯的速度。

5. 扩展功能

1. 双向流水灯：可以通过在左移和右移之间切换，实现双向流水灯的效果。
2. 速度控制：通过调整延时函数的循环次数，改变流水灯的切换速度。
3. 多种显示模式：可以加入更多的控制逻辑，例如不同的模式（如闪烁、闪烁模式、交替模式等）。