电子元件-发光二极管与数码管
本內(nèi)容包括發(fā)光二極管及數(shù)碼管的基礎(chǔ)介紹，數(shù)碼管段碼使用C代碼例程等。紫色文字是超鏈接，點擊自動跳轉(zhuǎn)至相關(guān)博文。持續(xù)更新，原創(chuàng)不易！
目錄：
一、發(fā)光二極管
1、直插發(fā)光管
1）簡述? ?2）根據(jù)顏色分類? ?3）根據(jù)頭部形態(tài)分類? ?4）靜電防護? ?5）引腳成型
6）LED安裝方法? ?7）焊接? ?8）清洗? ?9）LED工作條件
2、常用發(fā)光二極管正向電壓及電池電壓
1）直插超亮發(fā)光二極管正向電壓? ?2）貼片發(fā)光二極管正向電壓? ?3）普亮發(fā)光二極管
3、發(fā)光二極管顏色與波長、光強
1）發(fā)光二極管顏色與波長? ?2）發(fā)光二極管光強
4、貼片發(fā)光管
1）概述? ?2）封裝
二、數(shù)碼管
1、簡介
2、取段碼
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一、發(fā)光二極管
1、直插發(fā)光管
1）簡述
一般發(fā)光二極管分為直插與貼片兩種。
直插常用有3mm、5mm、8mm圓頭；方頭(比如LED2*5*7)。
多為兩只腳，圓頭三只腳就有兩種顏色。?
其顏色多為綠、紅、黃、藍(lán)、白，還有霧狀綠、紅、藍(lán)。貼片形式同貼片電阻、電容的封裝。
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2）根據(jù)顏色分類
（1）普通單色
常用的國產(chǎn)普通單色發(fā)光二極管有BT（廠標(biāo)型號）系列、FG（部標(biāo)型號）系列和2EF系列。常用的進口普通單色發(fā)光二極管有SLR系列和SLC系列等。
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（2）高亮度
高亮度單色發(fā)光二極管和超高亮度單色發(fā)光二極管使用的半導(dǎo)體材料與普通單色發(fā)光二極管不同，所以發(fā)光的強度也不同。 通常，高亮度單色發(fā)光二極管使用砷鋁 化鎵（GaAlAs）等材料，超高亮度單色發(fā)光二極管使用磷銦砷化鎵（GaAsInP）等材料，而普通單色發(fā)光二極管使用磷化鎵（GaP）或磷砷化鎵 （GaAsP）等材料。
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（3）變色
變色發(fā)光二極管內(nèi)置IC芯片。
按引腳數(shù)量可分為二端變色發(fā)光二極管、三端變色發(fā)光二極管、四端變色發(fā)光二極管和六端變色發(fā)光二極管。
常用的雙色發(fā)光二極管有2EF系列和TB系列，常用的三色發(fā)光二極管有2EF302、2EF312、2EF322等型號。長用電壓控制型發(fā)光二極管。
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（4）電壓控制型
普通發(fā)光二極管屬于電流控制型器件，在使用時需串接適當(dāng)阻值的限流電阻。電壓控制型發(fā)光二極管（BTV）是將發(fā)光二極管和限流電阻集成制作為一體，使用時可直接并接在電源兩端。
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（5）紅外發(fā)光二極管
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3）根據(jù)頭部形態(tài)分類
（1）草帽型LED
草帽型也叫鋼盔型，這是一種因外觀形狀酷似于草帽以及鋼盔形狀而得名，這種封裝類型的LED工作電壓一般2-3V，它的發(fā)光角度多數(shù)為120°，不過也有180°的，規(guī)格直徑有3MM也有5MM，有各種各樣的顏色、七彩、全彩等。由于這種LED功率不是很大，多數(shù)應(yīng)用于廣告LED，顯示板LED，一般的燈具、照明系統(tǒng)不會采用這種LED來設(shè)計。
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（2）圓頭型LED
圓頭型是一種較為常見的普通的LED，在外面日常生活當(dāng)中到處可見，這種有點像草帽型的，但是細(xì)看還是不一樣的，因此有著與草帽型LED一般共有的特性，功率也是普遍的低下，它的膠體一般有透明和非透明兩種。
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（3）內(nèi)凹型LED
內(nèi)凹型的LED它的膠體中間會凹陷下去一點，類似漏斗形狀，因此稱之為內(nèi)凹型的LED，這種光色均勻，一致性較好，廣泛應(yīng)用于各種燈飾品等上面。
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（4）塔型LED
塔型的LED類似于塔的形狀，底部比頂部面積大，頂部較尖，由于這種特殊的結(jié)構(gòu)原因使得它可以作為很多指示燈應(yīng)用場合，例如各類開關(guān)指示、儀器儀表顯示燈、其他顯示燈指等。但是有時候也經(jīng)常用3MM的普通LED作指示燈使用。
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（5）方型ELD
方型LED是因為形狀類似于方型，采用環(huán)氧樹脂封裝而成，有透明也有霧面，由于具有方型結(jié)構(gòu)，因此可以作為條形狀的狀態(tài)LED燈使用，適合于很多顯示燈、開關(guān)指示燈場合。
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（6）食人魚LED
食人魚LED是一種正方形且有4個引腳的發(fā)光管，其實只需要接上正負(fù)兩個引腳就可以使LED點亮，缺口那里就是負(fù)極，這種LED外形很似食人魚，因此很多人稱之為“食人魚LED”。這種LED無論是發(fā)光角度還是強度都要比普通的LED要大要高，最重要的是它的電流也比較大，功率也稍高，由于有四個引腳，因此散熱效果比兩個的好，廣泛應(yīng)用于各類照明，特別是應(yīng)用于車輛方面，例如轉(zhuǎn)向燈、剎車燈等，另外還有各類LED線條燈，各種室內(nèi)外應(yīng)用照明產(chǎn)品均有應(yīng)用。
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（7）小蝴蝶型LED
小蝴蝶型LED多數(shù)是金屬支架，有一字型以及其他形狀，規(guī)格有2mm、3mm等。這種封裝較小，現(xiàn)在多見于某些線路板，廣泛應(yīng)用于各類鍵盤、按鈕的背光顯示，各種照明、交通信號燈、廣告標(biāo)識、設(shè)備LED顯示燈等。
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4）靜電防護
（1）接觸LED產(chǎn)品的工作臺應(yīng)鋪上防護電膠布，并且將其可靠接地；
（2）人員在接觸LED時須戴好靜電手環(huán)（最好為有線靜電環(huán)）、防護手套，條件允許時最好穿上防靜電衣服、靜電鞋以及靜電帽；
（3）應(yīng)用加工過程中接觸到LED的機器設(shè)備都必須可靠接地，如：烙鐵、剪腳機、彎腳機以及焊接設(shè)備等。有條件還可以安裝等離子風(fēng)扇消除靜電；
（4）在使用中或在設(shè)計電子電路時，必須考慮過大的電流對LED的危害。
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5）引腳成型
（1）LED引腳成型必須在焊接前完成，彎角處必須離膠體3mm以上才能折彎支架。管腳在同一處的折疊次數(shù)不能超過2次，管腳彎成90度，再回到原位置為1次；
（2）引腳成型必須用夾具或由專業(yè)人員來完成，注意避免環(huán)氧體首例過大引起內(nèi)部金絲斷裂 ；
（3）引腳成型需保證引腳間距與線路板一致；
（4）當(dāng)LED在焊接的過程中或已焊接好后，請不要再去折彎燈腳，以免損傷到燈。
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6）LED安裝方法
（1）務(wù)必不要在引腳變形的情況下安裝LED
（2）在印刷式電路板上安裝LED時，線路板上孔的中心距與LED燈腳中心間距應(yīng)相同，若孔的間距較大時會使燈腳有殘余應(yīng)力，焊接時有可能使樹脂部分產(chǎn)生變形；
（3）在LED插于PCB板時，PCB板上的孔應(yīng)與燈腳的尺寸相配合，避免過大或過小；
（4）安裝LED時建議用導(dǎo)套定位；
（5）雙插腳每只焊腳焊盤面積不小于4.6平方毫米；
（6）食人魚每只焊腳焊盤面積不小于9.2平方毫米；
（7）SMD普通單晶支架每只焊腳焊盤面積不小于 3.9平方毫米；
（8）SMD三合一支架每只焊腳焊盤面積不小于1.65平方毫米；
（9）其他類型的燈要根據(jù)實際燈的結(jié)構(gòu)要制定焊盤尺寸大小。
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7）焊接
（1）電烙鐵焊接：電烙鐵（最高30W）尖端溫度不超過300度，焊接時間不超過3秒，焊接點應(yīng)離膠體超過3mm并建議在卡點下焊接；
（2）浸焊：焊接溫度260度，浸焊時間不超過3秒，浸焊位置至少離膠體3mm,LED的預(yù)熱溫度為100-110度，最長不超過60秒；
（3）由于LED的晶片直接附著在陰極支架上，故請焊接時對LED的壓力和對晶片的熱沖擊減少到最小，以防對晶片造成傷害；
（4）在焊接過程中及焊接后不要對LED的膠體部位施加任何外力和振動，以防止金線斷開，為免受機械沖擊或振動焊接LED后應(yīng)采取措施保護膠體，直到LED復(fù)原到室溫狀態(tài)；
（5）為避免高溫切腳而導(dǎo)致LED損壞，請在常溫下進行切腳；
（6）請勿帶電焊接LED。
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8）清洗
（1）當(dāng)用化學(xué)品清洗膠體時必須特別小心，應(yīng)為有些有些化學(xué)藥水（如三氧乙烯、丙酮等）對LED環(huán)氧體表面有損傷并可能引起褪色，如果有必要清洗LED時，可用乙醇擦拭，浸漬，浸漬時間在常溫下不超過1分鐘；
（2）超聲波凈化會影響到LED，這與超聲波振蕩器的輸出功率有關(guān)，因此超聲波清洗LED之前應(yīng)該評估其設(shè)定參數(shù)，確保不會對LED造成損傷。
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9）LED工作條件
（1）使用LED時驅(qū)動電流不應(yīng)超過規(guī)格要求的最大電流，最好不要超過20mA，建議驅(qū)動電流在10-20 mA之間；
（2）每一個LED都會有不同的VF值，因此在實際電路應(yīng)用時，最好設(shè)計將VF值相近的燈串聯(lián)在一個電路上，便于配套不同阻值的電阻，以達(dá)到恒流的目的。
（3）必須對電路進行設(shè)計以防止在LED開關(guān)時出現(xiàn)的超壓（或超電流），短電流或脈沖電流均能損害LED的連接；
（4）部分LED（藍(lán)色LED、白色LED等）具有防靜電的要求，在安裝使用過程中應(yīng)采取相應(yīng)的防靜電措施；
（5）在使用時不僅要考慮LED本身所發(fā)出來的熱量對燈的影響，還要考慮周圍環(huán)境溫度對燈的光電性能影響。一般普通燈在點亮后，燈腳處的溫度不應(yīng)大于30度；功率型LED點亮后，燈腳處或?qū)岬鬃幍臏囟炔粦?yīng)大于60度。如果超過此溫度的話，應(yīng)考慮降低驅(qū)動電流或增大散熱面積。
（6）注意LED極性不要接錯，一般情況下，燈腳稍長的一端為正極，稍短的為負(fù)極，若兩燈腳一樣長時，要認(rèn)真識別標(biāo)記；
（7）盡量不要將LED與發(fā)熱電阻組件靠的太近；
（8）避免LED與金屬等硬物相摩擦，不能做噴砂處理，以免破換光學(xué)性能。
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2、常用發(fā)光二極管正向電壓及電池電壓
發(fā)光二極管的正向電壓一般上都在1.2-2.0V，只要發(fā)光二極管導(dǎo)通，正向電壓基本一致，但電壓升高正向電壓稍會升高。
1）直插超亮發(fā)光二極管正向電壓
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2）貼片發(fā)光二極管正向電壓
（1）高亮發(fā)光二極管
紅色的壓降為1.82-1.88V，電流5-8mA
綠色的壓降為1.75-1.82V，電流3-5mA
橙色的壓降為1.7-1.8V，電流3-5mA
蘭色的壓降為3.1-3.3V，電流8-10mA
白色的壓降為3-3.2V，電流10-15mA
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（2）超高亮發(fā)光二極管
主要有紅黃綠三種顏色，然而三種發(fā)光二極管的壓降均不相同，具體壓降參考值如下：
紅色發(fā)光二極管的壓降為2.0-2.2V
黃色發(fā)光二極管的壓降為1.8-2.0V
綠色發(fā)光二極管的壓降為3.0-3.2V
正常發(fā)光時的額定電流約為20mA
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（3）普亮發(fā)光二極管
紅色1.5-1.8V
綠色1.6-2.0V
黃色1.6-2.0V
蘭色2.2V
白色3.2-3.6V
紅色LED1.6V
黃色約1.7V
綠色約1.8V
藍(lán)色、白色、紫色都是3V到3.2V，全部采用恒流驅(qū)動，其中?3的紅綠黃5mA，白藍(lán)紫10mA，?5的翻倍。其中白色的有大功率的1W、2W、3W都有，但是要加散熱片。
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3、發(fā)光二極管顏色與波長、光強
1）發(fā)光二極管顏色與波長
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2）發(fā)光二極管光強
一光源在單位立體角內(nèi)所發(fā)出的光通量稱為該光源的光強I。發(fā)光強度的單位是坎德拉（cd），常用毫坎德拉（mcd）,?1單位立體角內(nèi)發(fā)出1流明的光稱為1坎德拉。坎德拉是一個光源在給定方向上的發(fā)光強度。
（1）高亮發(fā)光二極管的光強
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（2）超高亮發(fā)光二極管的光強
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4、貼片發(fā)光管
1）概述
SMD型又稱貼片型，這種有正面發(fā)光也有側(cè)面發(fā)光，較小封裝的有0201、0402、0603 、0805、1206、1210、2014、3014等，這種功率較小，大功一點的有2835、3014、3020、3030、3528、3535、4014、4040、5050、5054、5060、5630、5730、7020、7070等，這種經(jīng)常用于COB光源。小功率的多見于線路板顯示、廣告顯示等，大功率的多見于家居照明、各種植物燈、太陽能路燈等。
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2）封裝
LED0805：
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二、數(shù)碼管
1、簡介
LED數(shù)碼管(LED Segment Displays)是由多個發(fā)光二極管封裝在一起。LED數(shù)碼管組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段，有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等，LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類。了解LED的這些特性，對編程很重要。因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法不同。有共陰和共陽極兩種形式，它們的發(fā)光原理一樣，只是電源極性不同。顏色有紅、綠、藍(lán)、黃等幾種。
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2、取段碼
共陽極段碼表：
0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H?-->[0-7]
80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH -->[8-F]
共陰極段碼表：
3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H -->[0-7]? ?
7FH,6FH?,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H,76H?-->[8-F]
或使用小軟件“數(shù)碼管代碼生成器“自行生成，如下圖。軟件移步：https://download.csdn.net/download/liht_1634/85095577。
段碼使用例程：
#include "reg52.h"
#include "intrins.h"
#define u8? unsigned char
#define u16 unsigned int
#define u32 unsigned long int
//按鍵引腳映射
sbit? ? ? ? ?KEY1=P3^5; //按鍵1加
sbit? ? ? ? ?KEY2=P3^4; //按鍵2減
u8 KEY_DAT=0; //按鍵寄存器按鍵為1存儲當(dāng)前被按下的按鍵鍵值,0為無按鍵
u8 SEG7[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}; //共陽數(shù)碼管
//時間片為125uS
#define NUM_1MS? ? ? ? ? ? ?8
#define NUM_2MS? ? ? ? ? ? ?16
#define NUM_5MS? ? ? ? ? ? ?40
#define NUM_20MS? ? ? ? ? ?160
#define NUM_100MS? ? ? ? ?800
#define NUM_200MS? ? ? ? ?1600
#define NUM_500MS? ? ? ? ?4000
#define NUM_1000MS? ? ? ?8000
//時間片輪轉(zhuǎn)變量
u32 TimeRef=0;
//任務(wù)延時變量
//按鍵任務(wù)
u32 KEY_DELAY? ? ? ? ? =0;
u8? KEY_STATE? ? ? ? ? ?=0;
u8? KEY_DATx? ? ? ? ? ? =0;
//顯示任務(wù)
u32 SEG_DELAY? ? ? ? ?=0;
u8? SEG_STATE? ? ? ? ? =0; //0位標(biāo)記是否第一次進入
u8? SEG_NUM[4]? ? ? ?={0,0,0,0};
u8? SEG_I? ? ? ? ? ? ?=0;
void main(void)
{
? ? ? ? u16 num=0;
? ? ? ? u8 key=0;
? ? ? ??
? ? ? ? IsrInit();
? ? ? ? while(1)
? ? ? ? {? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ? ? ? ? SegDisplay(num); //段碼顯示
? ? ? ? ? ? ? ? key = ReadKeyDat(); //按鍵掃描
? ? ? ? ? ? ? ? if(key==1)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? num++; //按鍵1加
? ? ? ? ? ? ? ? if(key==2)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? num--; //按鍵2減
? ? ? ? }
}
void SegDisplay(u16 num)?//數(shù)碼管顯示控制函數(shù)
{
? ? ? ? u8 i=0;
? ? ? ? if(SEG_STATE==0) //分割字符狀態(tài)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? SEG_I=0;
? ? ? ? ? ? ? ? for(i=0;i<4;i++)
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? SEG_NUM[SEG_I++]=num百分號10; //存入4個數(shù)碼管
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? num=num/10;
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? SEG_STATE=1;
? ? ? ? }
? ? ? ??
? ? ? ? if(SEG_STATE==1) //顯示狀態(tài)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? P0=SEG7[SEG_NUM[4-SEG_I]]; //取段碼
? ? ? ? ? ? ? ? P2=~(0x01<<(SEG_I-1));
? ? ? ? ? ? ? ? SEG_I--;
? ? ? ? ? ? ? ? SEG_DELAY=TimeRef+NUM_5MS; //5mS延時
? ? ? ? ? ? ? ? SEG_STATE=2;
? ? ? ? }
? ? ? ?
? ? ? ? if(SEG_STATE==2) //延時等待狀態(tài)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? if(TimeRef >= SEG_DELAY)
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if(SEG_I==0)?//判斷是否為最后一次延時
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? SEG_STATE=0;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? SEG_STATE=1;
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
}
void IsrInit(void)?//中斷初始化函數(shù)
{
? ? ? ? EA=1;
? ? ? ??
? ? ? ? //定時器0，方式2，計數(shù)器
? ? ? ? TMOD|=0x02;
? ? ? ? TH0=0x8D; //125uS中斷一次
? ? ? ? TL0=0x8D;
? ? ? ? ET0=1;
? ? ? ? TR0=1;
}
u8 ReadKeyDat(void)?//讀按鍵鍵值
{
? ? ? ? ReadKeyReg(); //讀鍵值寄存器
? ? ? ? if(KEY_STATE == 0) //第一次讀取狀態(tài)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? if(KEY_DAT!=0) //讀取到按鍵
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? KEY_DATx=KEY_DAT;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? KEY_DELAY=TimeRef+NUM_100MS; //延時100mS
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? KEY_STATE=1;
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
? ? ? ??
? ? ? ? if(KEY_STATE == 1) //延時狀態(tài)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? if(TimeRef >= KEY_DELAY)
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? KEY_STATE=2;
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
? ? ? ??
? ? ? ? if(KEY_STATE == 2) //第二次讀取狀態(tài)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? if(KEY_DATx == KEY_DAT) //讀取到按鍵
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? KEY_STATE=0;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return KEY_DATx;
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? KEY_STATE=0;
? ? ? ? }
? ? ? ? return 0;
}
u8 ReadKeyReg(void)?//讀按鍵寄存器
{
? ? ? ? if(KEY1==0)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? KEY_DAT=1;
? ? ? ? ? ? ? ? return 1;
? ? ? ? }
? ? ? ? if(KEY2==0)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? KEY_DAT=2;
? ? ? ? ? ? ? ? return 1;
? ? ? ? }
? ? ? ? KEY_DAT=0;
? ? ? ? return 0;
}
int Tim0Isr() interrupt 1 using 1?//定時器0提供基礎(chǔ)時鐘125uS中斷1次
{
? ? ? ? TimeRef++;
}
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的电子元件-发光二极管与数码管的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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