看着学习板上的LED按照我们的意愿开始闪烁起来，你心里是否高兴了，我相信你会的。但是很快你就会感觉到太单调，总是同一个频率在闪烁，总是同一个亮度在闪烁。如果要是能够由暗逐渐变亮，然后再由亮变暗该多漂亮啊。嗯，想法不错，可以该从什么地方入手呢。
在开始我们的工程之前，首先来了解一个概念：PWM。
PWM(Pulse Width Modulation)是脉冲宽度调制的英文单词的缩写。下面这段话是通信百科中对其的定义：
脉冲宽度调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。脉宽调制是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的，除了PWM型，还有PFM型和PWM、PFM混合型。脉宽调制式开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。
读起来有点晦涩难懂。其实简单的说来，PWM技术就是通过调整一个周期固定的方波的占空比，来调节输出电压的平均当电压，电流或者功率等被控量。我们可以用一个水龙头来类比，把1S时间分成50等份，即每一个等份20MS。在这20MS时间里如果我们把水龙头水阀一直打开，那么在这20MS里流过的水肯定是最多的，如果我们把水阀打开15MS，剩下的5MS关闭水阀，那么流出的水相比刚才20MS全开肯定要小的多。同样的道理，我们可以通过控制20MS时间里水阀开启的时间的长短来控制流过的水的多少。那么在1S内平均流出的水流量也就可以被控制了。
当我们调整PWM的占空比时，就会引起电压或者电流的改变，LED的明暗状态就会随之发生相应的变化，听起来好像可以通过这种方法来实现我们想要的渐明渐暗的效果。让我们来试一下吧。
大家都知道人眼有一个临界频率，当LED的闪烁频率达到一定的时候，人眼就分辨不出LED是否在闪烁了。就像我们平常看电视一样，看起来画面是连续的，实质不是这个样子，所有连续动作都是一帧帧静止的画面在1S的时间里快速播放出来，譬如每秒24帧的速度播放，由于人眼的视觉暂留效应，看起来画面就是连续的了。同样的道理，为了让我们的LED在变化的过程中，我们感觉不到其在闪烁，可以将其闪烁的频率定在50Hz以上。同时为了看起来明暗过渡的效果更加明显，我们在这里定义其变化范围为0~99（100等分）.即最亮的时候其灰度等级为99，为0的时候最暗，也就是熄灭了。
于是乎我们定义PWM的占空比上限为99, 下限定义为0
#define  LED_PWM_LIMIT_MAX    99
#define  LED_PWM_LIMIT_MIN      0

假定我们LED的闪烁频率为50HZ，而亮度变化的范围为0~99共100等分。则每一等分所占用的时间为 1/(50*100)  =  200us 即我们在改变LED的亮灭状态时，应该是在200us整数倍时刻时。在这里我们用单片机的定时器产生200us的中断，同时每20MS调整一次LED的占空比。这样在20MS * 100 = 2S的时间内LED可以从暗逐渐变亮，在下一个2S内可以从亮逐渐变暗，然后不断循环。
由于大部分的内容都可以在中断中完成，因此，我们的大部分代码都在Timer.c这个文件中编写，主函数中除了初始化之外，就是一个空的死循环。






Timer.c内容如下。
#include <reg52.h>
#include "MacroAndConst.h"

#define LED P0            //定义LED接口
#define LED_ON()      LED = 0x00 ;  //所有LED亮
#define LED_OFF()    LED = 0xff ;  //所有LED熄灭

#define  LED_PWM_LIMIT_MAX    99
#define  LED_PWM_LIMIT_MIN      0

static uint8 s_u8TimeCounter = 0 ; //中断计数
static uint8 s_u8LedDirection = 0 ; //LED方向控制 0 ：渐亮 1 ：渐灭
static int8  s_s8LedPWMCounter  = 0 ; //LED占空比
void Timer0Init(void)
{
    TMOD &= 0xf0 ;
    TMOD |= 0x01 ;     //定时器0工作方式1
    TH0  =     0xff ;     //定时器初始值(200us中断一次)
    TL0  =  0x47 ;
    TR0  = 1 ;
    ET0  = 1 ;
}

void Time0Isr(void) interrupt 1
{     
    static int8 s_s8PWMCounter = 0  ;
    TH0  =     0xff ;           //定时器重新赋初值
    TL0  =  0x47 ;

    if(++s_u8TimeCounter >= 100) //每20MS调整一下LED的占空比
    {
        s_u8TimeCounter = 0 ;
        //如果是渐亮方向变化,则占空比递增
         if((s_s8LedPWMCounter <= LED_PWM_LIMIT_MAX) &&(0 == s_u8LedDirection))
        {
            s_s8LedPWMCounter++  ;
            if(s_s8LedPWMCounter > LED_PWM_LIMIT_MAX)
            {
                s_u8LedDirection = 1 ;
                s_s8LedPWMCounter =  LED_PWM_LIMIT_MAX ;               
            }            
        }
        //如果是渐暗方向变化,则占空比递渐
                if((s_s8LedPWMCounter >= LED_PWM_LIMIT_MIN) &&(1 == s_u8LedDirection))
                                                                                                
        {
            s_s8LedPWMCounter-- ;
            if(s_s8LedPWMCounter < LED_PWM_LIMIT_MIN)
            {
                s_u8LedDirection = 0 ;
                s_s8LedPWMCounter =  LED_PWM_LIMIT_MIN ;               
            }   
        }
        s_s8PWMCounter = s_s8LedPWMCounter ;  //获取LED的占空比
    }

    if(s_s8PWMCounter > 0) //占空比大于0,则点亮LED,否则熄灭LED
    {
        LED_ON() ;
        s_s8PWMCounter-- ;
    }
    else
    {
        LED_OFF();   
    }

}


其实PWM技术在我们实际生活中应用的非常多。比较典型的应用就是控制电机的转速，控制充电电流的大小，等等。而随着技术的发展，也出现了其他类型的PWM技术，如相电压PWM，线电压PWM，SPWM等等，如果有兴趣可以到网上去获取相应资料学习。

关于渐明渐暗的灯就简单的讲到这里。...

第五章--多任务环境下的数码管编程设计
[post]数码管在实际应用中非常广泛，尤其是在某些对成本有限制的场合。编写一个好用的LED程序并不是那么的简单。曾经有人这样说过，如果用数码管和按键，做一个简易的可以调整的时钟出来，那么你的单片机就算入门了60%了。此话我深信不疑。我遇到过很多单片机的爱好者，他们问我说单片机我已经掌握了，该如何进一步的学习下去呢？我并不急于回答他们的问题，而是问他们：会编写数码管的驱动程序了吧？“嗯”。会编写按键程序了吧？“嗯”。好，我给你出一个小题目，你做一下。用按键和数码管以及单片机定时器实现一个简易的可以调整的时钟，要求如下：
8位数码管显示，显示格式如下
时-分-秒
XX-XX-XX
要求：系统有四个按键，功能分别是 调整，加，减，确定。在按下调整键时候，显示时的两位数码管以1 Hz 频率闪烁。如果再次按下调整键，则分开始闪烁，时恢复正常显示，依次循环，直到按下确定键，恢复正常的显示。在数码管闪烁的时候，按下加或者减键可以调整相应的显示内容。按键支持短按，和长按，即短按时，修改的内容每次增加一或者减小一，长按时候以一定速率连续增加或者减少。
结果很多人，很多爱好者一下子都理不清楚思路。其实问题的根源在于没有以工程化的角度去思考程序的编写。很多人在学习数码管编程的时候，都是照着书上或者网上的例子来进行试验。殊不知，这些例子代码仅仅只是具有一个演示性的作用，拿到实际中是很难用的。举一个简单的例子。
下面这段程序是在网上随便搜索到的：
while(1)
{
    for(num=0;num<9;num++)  
    {  
            P0=table[num];  
            P2=code[num] ;  
            delayms(2) ;   
    }
}
看出什么问题来了没有，如果没有看出来请仔细想一下，如果还没有想出来，请回过头去，认真再看一遍“学会释放CPU”这一章的内容。这个程序作为演示程序是没有什么问题的，但是实际应用的时候，数码管显示的内容经常变化，而且还有很多其它任务需要执行，因此这样的程序在实际中是根本就无法用的，更何况，它这里也调用了delayms(2)这个函数来延时2 ms这更是令我们深恶痛绝

本章的内容正是探讨如何解决多任务环境下(不带OS)的数码管程序设计的编写问题。理解了其中的思想，无论要求我们显示的形式怎么变化(如数码管闪烁，移位等),我们都可以很方便的解决问题。

数码管的显示分为动态显示和静态显示两种。静态显示是每一位数码管都用一片独立的驱动芯片进行驱动。比较常见的有74LS164，74HC595等。利用这类芯片的好处就是可以级联，留给单片机的接口只需要时钟线，数据线，因此比较节省I/O口。如下图所示：


利用74LS164级联驱动8个单独的数码管
静态显示的优点是程序编写简单。但是由于涉及到的驱动芯片数量比较多，同时考虑到PCB的布线等等因素，在低成本要求的开发环境下，单纯的静态驱动并不合适。这个时候就可以考虑到动态驱动了。
动态驱动的图如下所示(以EE21开发板为例)


由上图可以看出。8个数码管的段码由一个单独的74HC573驱动。同时每一个数码管的公共端连接在另外一个74HC573的输出上。当送出第一位数码管的段码内容时候，同时选通第一位数码管的位选，此时，第一位数码管就显示出相应的内容了。一段时间之后，送出第二位数码管段码的内容，选通第二位数码管的位选，这时显示的内容就变成第二位数码管的内容了……依次循环下去，就可以看到了所有数码管同时显示了。事实上，任意时刻，只有一位数码管是被点亮的。由于人眼的视觉暂留效应以及数码管的余辉效应，当数码管扫描的频率非常快的时候，人眼已经无法分辨出数码管的变化了，看起来就是同时点亮的。我们假设数码管的扫描频率为50 Hz, 则完成一轮扫描的时间就是1 / 50 = 20 ms 。我们的系统共有8位数码管，则每一位数码管在一轮扫描周期中点亮的时间为20 / 8 = 2.5 ms 。
动态扫描对时间要求有一点点严格，否则，就会有明显的闪烁。
假设我们程序 中所有任务如下：

while(1)
{
    LedDisplay() ;    //数码管动态扫描
    ADProcess() ;    //AD采集处理  
    TimerProcess() ;  //时间相关处理  
    DataProcess() ;  //数据处理   
}
LedDisplay() 这个任务的执行时间，如同我们刚才计算的那样，50 Hz频率扫描，则该函数执行的时间为20 ms 。 假设ADProcess()这个任务执行的的时间为2 ms ，TimerProcess()这个函数执行的时间为 1 ms ，DataProcess() 这个函数执行的时间为10 ms 。 那么整个主函数执行一遍的总时间为 20 + 2 + 1 + 10 = 33 ms 。即LedDisplay() 这个函数的扫描频率已经不为50 Hz 了，而是 1 / 33 = 30.3 Hz 。这个频率数码管已经可以感觉到闪烁了，因此不符合我们的要求。为什么会出现这种情况呢？ 我们刚才计算的50 Hz 是系统只有LedDisplay()这一个任务的时候得出来的结果。当系统添加了其它任务后，当然系统循环执行一次的总时间就增加了。如何解决这种现象了，还是离不开我们第二章所讲的那个思想。
系统产生一个2.5 ms 的时标消息。LedDisplay() , 每次接收到这个消息的时候, 扫描一位数码管。这样8个时标消息过后，所有的数码管就都被扫描一遍了。可能有朋友会有这样的疑问：ADProcess() 以及 DataProcess() 等函数执行的时间还是需要十几ms 啊，在这十几ms 的时间里，已经产生好几个2.5 ms的时标消息了，这样岂不是漏掉了扫描，显示起来还是会闪烁。能够想到这一点，很不错，这也就是为什么我们要学会释放CPU的原因。对于ADProcess()，TimerProcess()，DataProcess()，等任务我们依旧要采取此方法对CPU进行释放，使其执行的时间尽可能短暂，关于如何做到这一点，在以后的讲解如何设计多任务程序设计的时候会讲解到。
下面我们基于此思路开始编写具体的程序。
首先编写Timer.c文件。该文件中主要为系统提供时间相关的服务。必要的头文件包含。
#include <reg52.h>
#include "MacroAndConst.h"
为了方便计算，我们取数码管扫描一位的时间为2 ms。设置定时器0为2 ms中断一次。
同时声明一个位变量，作为2 ms时标消息的标志
bit g_bSystemTime2Ms = 0 ;              // 2msLED动态扫描时标消息