CC2530单片机技术与应用 课件 单元二 输入输出应用

单元二

输入/输出应用22四月2026知识目标理解通用输入/输出与外设输入/输出的区别。了解上拉、下拉和三态的含义。掌握特殊功能寄存器的作用。

理解简单宏定义的作用。了解按键消抖的目的和方法能力目标理解通用输入/输出与外设输入/输出的区别。了解上拉、下拉和三态的含义。掌握特殊功能寄存器的作用。理解简单宏定义的作用。了解按键消抖的目的和方法。素养目标加深学生对中华优秀传统文化的了解，坚定文化自信，培养学生对科研的探索精神，激发学生投身到科技报国事业的热情学习目标单元二

输入/输出应用2实现按键控制LED灯开关目录1CC2530实现LED跑马灯

任务一CC2530实现LED跑马灯一、任务描述编写程序控制CC2530板上的LED1、LED2、LED3和LED4的亮/灭状态，使它们以跑马灯方式工作，即：①通电后LED1、LED2、LED3和LED4都熄灭。②延时一段时间后LED1点亮，此时LED2、LED3和LED4都处在熄灭状态。③延时一段时间后LED2点亮，此时LED1、LED3和LED4都处在熄灭状态。④延时一段时间后LED3点亮，此时LED1、LED2和LED4都处在熄灭状态。⑤延时一段时间后LED4点亮，此时LED1、LED2和LED3都处在熄灭状态。⑥返回步骤②循环执行。任务一CC2530实现LED跑马灯二、任务目标1.训练目标①检验学生掌握CC2530单片机I/O端口的使用技能。②检验学生掌握CC2530单片机I/O输入模式和获取信号的技能。任务一CC2530实现LED跑马灯二、任务目标2.素养目标①培养学生在工作现场的6S意识和用电安全意识。②爱惜工具，注重场地整洁。③具备积极、主动的探索精神。任务一CC2530实现LED跑马灯三、相关知识用作通用I/O时，引脚可以组成3个8位端口，端口0、端口1和端口2，表示为P0、P1和P2。其中，P0和P1是完全的8位端口，而P2仅有5位可用。任务一CC2530实现LED跑马灯三、相关知识1．CC2530引脚 CC2530单片机采用QFN40封装，外观上是一个边长为6mm的正方形芯片，每个边上有10个引脚，总共40个引脚。任务一CC2530实现LED跑马灯三、相关知识1．CC2530引脚引脚类型包含引脚功能简介电源类引脚AVDD1～6、DVDD1～2、GND、DCOUPL为芯片供电数字I/O引脚P0_0～P0_7、P1_0～P1_7、P2_0～P2_4数字信号输入/输出时钟引脚XOSC_Q1、XOSC_Q2时钟信号输入复位引脚RESET_N让芯片复位RF引脚RF_N、RF_P外接无线收发天线其他引脚RBIAS外接偏置电阻表2.1引脚类型分类任务一CC2530实现LED跑马灯三、相关知识2．CC2530的I/O引脚CC2530总共有21个数字I/O引脚，这些引脚可以组成3个8位端口，分别为端口0、端口1和端口2，通常表示为P0、P1和P2。任务一CC2530实现LED跑马灯三、相关知识2．CC2530的I/O引脚（1）可配置为通用I/O端口通用I/O端口是指可以对外输出逻辑0（低电平）或1（高电平），也可读取从I/O引脚输入的逻辑值（低电平为0，高电平为1）。用户可以通过编程将I/O端口设置成输入方式或输出方式。任务一CC2530实现LED跑马灯三、相关知识2．CC2530的I/O引脚（2）可配置为外部设备的I/O端口CC2530内部除了含有8051CPU核心外，还具有其他功能模块，如ADC、定时器和串行通信模块，这些功能模块为外设。需要注意的是，不能随意指定某个I/O口连接到某个外设，因为它们之间有一定的对应关系。任务一CC2530实现LED跑马灯三、相关知识2．CC2530的I/O引脚（3）输入口具有3种输入模式当CC2530的I/O口被配置成通用输入端口时，端口的输入模式有上拉、下拉和三态3种选择，可通过编程选择，能够适应多种不同的输入应用。任务一CC2530实现LED跑马灯三、相关知识2．CC2530的I/O引脚（4）具有外部中断能力当使用外部中断时，I/O口引脚可以作为外部中断源的输入口，这使电路设计变得更加灵活。任务一CC2530实现LED跑马灯三、相关知识3．I/O端口的相关寄存器例如，通过已配置好的P1_1口向外输出高电平可用以下代码实现。P1=0x02；或者P1_1=1；任务一CC2530实现LED跑马灯三、相关知识3．I/O端口的相关寄存器特殊功能寄存器存放控制单片机内部器件的命令、数据或运行过程中的一些信息。任务一CC2530实现LED跑马灯三、相关知识3．I/O端口的相关寄存器名称功能描述Px端口数据，用来控制端口的输出或获取端口的输入PERCFG外设控制，用来选择外设功能在I/O口上的设置APCFG模拟外设I/O设置，用来配置P0都作为模拟I/O口使用PxSEL端口功能选择，用来设置端口是通用I/O还是外设I/OPxDIR端口方向，当端口为通用I/O时，用来设置数据传输方向PxINP端口输入模式，当端口为通用I/O时，用来选择输入模式PxIFG端口中断状态标志，使用外部中断时，用来表示是否有中断PICTL端口中断控制，使用外部中断时，用来配置端口中断触发类型PxIEN端口中断屏蔽，用来选择是否使用外部中断功能PMUX掉电信号，用来输出32kHz时钟信号或内部数字稳压状态表2.2与CC2530的I/O口有关的主要特殊寄存器任务一CC2530实现LED跑马灯三、相关知识3．I/O端口的相关寄存器符号访问模式R/W可读取也可写入R只能读取R0读出的值始终为0R1读出的值始终为1W只能写入W0写入的值始终为0W1写入的值始终为1H0硬件自动将其变成0H1硬件自动将其变成1表2.3寄存器位操作约定任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施1．电路分析（1）LED的连接和工作原理LED1、LED2、LED3和LED4与CC2530的连接如图2.2所示。LED1、LED2、LED3和LED4的负极端分别通过一个限流电阻连接到地（低电平），它们的正极端分别连接到CC2530的P1_0、P1_1、P1_3和P1_4。任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施1．电路分析（1）LED的连接和工作原理图2.2LED与CC2530连接电路示意任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施1．电路分析（2）驱动电流CC2530的I/O端口除了P1_0端口和P1_1端口有20mA的驱动能力外，其他I/O端口只有4mA的驱动能力，在应用中从I/O口流入或流出的电流不能超过这些限定值。任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施2．代码设计（1）建立工程新建工程项目，在项目中添加名为“code.c”的代码文件。任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施2．代码设计（2）编写代码根据任务要求，可用流程图表示。开始全部熄灭点亮LED1延时点亮LED2延时点亮LED3延时点亮LED4延时图2.3LED控制流程示意任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施1）引用CC2530头文件在code.c文件中引用“ioCC2530.h”头文件，指令如下。#include"ioCC2530.h"//引用CC2530头文件任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施2）设计延时函数LED控制流程中需要用到延时，因此在code.c中单独编写一个名为“delay”的延时函数，这样在需要延时的地方调用该函数即可。任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施2）设计延时函数voiddelay(unsignedinttime){unsignedinti;unsignedcharj;for(i=0;i<time;i++){for(j=0;j<240;j++){asm("NOP");

asm("NOP");asm("NOP");}}}任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施2）设计延时函数延时函数使用两个for循环嵌套来让CPU执行，以达到消耗时间的目的。该函数带有一个整型参数time，在调用函数时，所填入time值的大小决定了延时时间的长短。任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施（3）初始化I/O口LED1、LED2、LED3和LED4分别连接到P1_0、P1_1、P1_3和P1_4，需要将这4个I/O口配置成通用I/O功能，将端口的数据传输方向配置成输出。任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施（3）初始化I/O口位位名称复位值操作描述7:0SELPx_[7:0]000R/W0：对应端口为通用I/O功能。1：对应端口为外设I/O功能。表2.4PxSEL特殊功能寄存器任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施（3）初始化I/O口1）将P1_0、P1_1、P1_3和P1_4设置成通用I/OP1SEL&=~0x1B;//00011101任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施（3）初始化I/O口十六进制0x03转换成二进制后是00011011B，前面加取反符号“~”后数据变成11100100B。“a&=b”是将a与b进行按位“与”运算，运算结果赋值给a。由于0与任何数进行“与”操作，操作结果都是0，1与任何数的“与”运算结果都是另一个数本身，所以这种操作方式能在实现将指定位复位（设置成0）的同时不影响其他位的值。此时，P1SEL中的第0位、第1位、第3位和第4位设置成0，其他位不变。任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施（3）初始化I/O口注意：由于P2口只有5个端口，真正使用的一般只有3个，因此P2SEL寄存器的位定义和功能与P0SEL和P1SEL不同，详情参考CC2530编程手册。任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施（3）初始化I/O口2）将P1_0、P1_1、P1_3和P1_4设置成输出口4个端口被配置成通用I/O后，还要设置其传输数据的方向。使用这4个端口对LED进行控制，实际是在对外输出信号，因此要将P1_0、P1_1、P1_3和P1_4的传输方向设置成输出。任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施（3）初始化I/O口2）将P1_0、P1_1、P1_3和P1_4设置成输出口位位名称复位值操作描述7:0DIRPx_[7:0]000R/W设置Px_7到Px_0端口的传输方向。0：输入。1：输出。表2.5Px_DIR寄存器任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施（3）初始化I/O口2）将P1_0、P1_1、P1_3和P1_4设置成输出口P1DIR|=0x1B;//00011101此处使用“|=”运算对P1DIR进行设置，可以将其对应位置位（设置成1），且不影响其他位。任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施（3）初始化I/O口3）熄灭LED根据电路连接可知，要熄灭LED，只需要让对应的I/O口输出0。将对应端口设成通用输出口后，可以采用以下代码来实现。P1_0=0;//熄灭LED1任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施（3）初始化I/O口4）LED初始化程序代码voidInitLED(void){P1SEL&=~0x1B;//设置P1_0、P1_1、P1_3和P1_4为通用I/OP1DIR|=0x1B;//设置P1_0、P1_1、P1_3和P1_4口为输出口P1_0=0;//熄灭LED1P1_1=0;//熄灭LED2P1_3=0;//熄灭LED3P1_4=0;//熄灭LED4}任务一CC2530实现LED跑马灯四、任务实施（4）设计主函数代码voidLSD(void){P1_0=1;//点亮LED1P1_1=P1_3=P1_4=0;//熄灭LED2、LED3和LED4delay(1200);//延时P1_1=1;//点亮LED2P1_0=P1_3=P1_4=0;//熄灭LED1、LED3和LED4delay(1200);//延时P1_3=1;//点亮LED3P1_0=P1_0=P1_4=0;//熄灭LED1、LED2和LED4delay(1200);//延时P1_4=1;//点亮LED4P1_0=P1_1=P1_3=0;//熄灭LED1、LED2和LED3}任务一CC2530实现LED跑马灯五、任务小结CC2530的21个可编程的I/O引脚特性一致，可设置为通用的I/O口，也可设置为外设的I/O口，在输入时可设置上拉或下拉模式，并且也都具有相应外部中断的能力。注意：P1_0和P1_1不支持上拉、下拉模式。任务一CC2530实现LED跑马灯五、任务小结在实际应用开发中，可采用如下步骤配置数字I/O端口。①通过PxSEL寄存器，设置Px为通用I/O，默认状态为通用I/O，可以不写。②通过PxDIR寄存器，设置Px通用I/O的方向。③如果通用I/O的方向被配置为输出，则可设置其输出高/低电平。不同生产厂家的CC2530实验板的I/O端口定义不同，一般用PxSEL来定义通用I/O（这条语句不是必需的）；用PxDIR来定义输入和输出。任务一CC2530实现LED跑马灯六、启发与思考#defineLED1(P1_0)//LED1端口宏定义#defineLED2(P1_0)//LED2端口宏定义“#define”表示宏定义，如“#definea(b)”。在程序进行编译时，编译器会将代码中所有出现的a用b替换掉。括号不是必需的，但加括号可以避免出现某些运算方面的错误。将以上内容添加到引用头文件的代码行后，可将程序中所有的P1_0和P1_1分别用LED1和LED2取代。

任务二实现按键控制LED灯开关一、任务描述本任务使用SW1按键对LED1进行控制。①通电后LED1、LED2、LED3和LED4都熄灭。②如果SW1按键按下一次，LED1切换一次亮/灭状态。③每按下一次按键，LED就切换一次亮/灭状态。任务二实现按键控制LED灯开关二、任务目标1.训练目标①检验学生掌握CC2530单片机I/O端口的使用技能。②学生掌握CC2530单片机寄存器的使用技能。③学生掌握CC2530单片机按键控制LED等的技能。任务二实现按键控制LED灯开关二、任务目标2.素养目标①培养学生在工作现场的6S意识和用电安全意识。②爱惜工具，注重场地整洁。③具备积极、主动的探索精神。任务二实现按键控制LED灯开关三、相关知识通用输入/输出接口通过配置适当的寄存器可以给它们分配不同的功能。每个GPIO都可以配置为上拉/下拉，或者被设置为三态。当被配置为输入时，可通过读取寄存器获取输入值；输入也可以被设置为边缘触发或电平触发来产生CPU中断。简而言之，IO引脚是双向、非反相和三态的，带有三态控制的输入和输出缓冲器。这些引脚可以与其他功能复用，如I2C、I2S、UART、PWM、IR遥控等。任务二实现按键控制LED灯开关三、相关知识1．上拉和下拉上拉是指单片机的引脚通过一个电阻连接到电源（高电平），当外界没有信号输入到引脚时，引脚被上拉电阻固定在高电平（逻辑值1）。下拉是指单片机的引脚通过一个电阻连接到地（低电平），当外界没有信号输入到引脚时，引脚被下拉电阻固定在低电平（逻辑值0）。任务二实现按键控制LED灯开关三、相关知识2．三态三态也称高阻，即I/O引脚既没有上拉到电源，也没有下拉到地，呈现高阻值状态。三态模式一般用于引脚的输出功能，特别当单片机的引脚接在多个设备公用的通信总线上时。当单片机不发送信号时，采用三态工作模式可以保证不干扰其他设备之间的通信。三态模式用于输入引脚时，引脚必须外接其他器件，此时不存在上拉或下拉电阻，还能降低单片机的功耗。任务二实现按键控制LED灯开关三、相关知识3．CC2530的I/O端口输入模式CC2530的I/O端口作为通用I/O使用时，可以配置成输出方式或输入方式。输入方式用来从外界器件获取输入的电信号，当CC2530的I/O端口被配置成通用输入端口时，这些端口能够提供“上拉”、“下拉”和“三态”3种输入模式，可通过编程进行设置，以满足外接电路设计的要求。任务二实现按键控制LED灯开关四、任务实施1．电路分析图2.4SW1与CC2530连接电路图任务二实现按键控制LED灯开关四、任务实施2．按键消抖通常按键所用的都是机械弹性开关，由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下就断开，而是在闭合或断开的瞬间均伴随一连串的抖动。任务二实现按键控制LED灯开关四、任务实施2．按键消抖抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5～10ms，一个按键的时间一般为几百毫秒至数秒。由于单片机的运行速度快，按键的抖动会导致在一次按下过程中，单片机识别出多次按下和抬起。为了避免这种情况，需要想办法消除抖动带来的影响。任务二实现按键控制LED灯开关四、任务实施2．按键消抖图2.5机械按键的抖动任务二实现按键控制LED灯开关四、任务实施2．按键消抖按键消抖的方法有两种：硬件消抖和软件消抖。硬件消抖是通过电路硬件设计的方法来过滤按键输出信号，将抖动信号过滤成理想信号后再输出给单片机。软件消抖是通过程序过滤的方法，在程序中检测到按键动作后，延时一会儿后再次检测按键状态，如果延时前后按键的状态一致，则说明按键是正常执行动作，否则认为是按键抖动。任务二实现按键控制LED灯开关四、任务实施3．代码设计（1）建立工程新建工程项目，在项目中添加名为“code.c”的代码文件。任务二实现按键控制LED灯开关四、任务实施3．代码设计（2）编写代码开始配置P1_0为输出口配置P1_2为输入口熄灭LED1SW1是否按下？延时消抖切换LED1状态SW1是否抬起？否是是图2.6按键控制LED流程任务二实现按键控制LED灯开关四、任务实施3．代码设计（2）编写代码①在代码中引用“ioCC2530.h”头文件。#include"ioCC2530.h"//引用CC2530头文件②LED1和SW1使用I/O端口进行宏定义。#defineLED1P1_0//LED1宏定义#defineSW1P1_2//SW1宏定义③因为按键软件消抖需要进行延时，可直接使用之前的延时函数delay。任务二实现按键控制LED灯开关四、任务实施3．代码设计（2）编写代码2）编写初始化代码①将P1_0和P1_2设置成通用I/O端口。P1SEL=~0x05;//设置P1_0和P1_1为通用I/O口②将P1_0设置成输出口，P1_2设置成输入口。P1DIR|=0x01;//设置P1_0为输出口P1SEL&=~0x04;//设置P1_2为输入口任务二实现按键控制LED灯开关四、任务实施3．代码设计（2）编写代码2）编写初始化代码③设置P1_2的输入模式。设置I/O端口的输入模式，需要使用PxINP寄存器。其中P0INP寄存器和P1INP寄存器的定义一样，如表2.7所示；P2INP寄存器的定义是另外一种，如表2.8所示。任务二实现按键控制LED灯开关四、任务实施3．代码设计（2）编写代码2）编写初始化代码③设置P1_2的输入模式。位位名称复位值操作描述7:0MDPx_[7:0]0x00R/W设置Px_7到Px_0端口的I/O输入模式。0：上拉或下拉。1：三态。表2.7P0INP和P1INP寄存器的输入模式定义任务二实现按键控制LED灯开关四、任务实施3．代码设计表2.8P2INP寄存器的输入模式定义位位名称复位值操作描述7MDP20R/W

为端口2的所有引脚选择上拉或下。0：上拉。1：下拉。6MDP10R/W为端口1的所有引脚选择上拉或下。0：上拉。1：下拉。5MDP00R/W为端口0的所有引脚选择上拉或下。0：上拉。1：下拉。4:0MDP2_[4：0]0R/W设置P2_4到P2_0端口的I/O输入模式。0：上拉