1.2 第一个实验：点亮 LED

学习目标：掌握 Proteus 原理图绘制、Keil 工程创建与程序烧录，实现第一个单片机程序——点亮一颗 LED。

实验原理

LED 与限流电阻

LED（发光二极管）正向导通后发光。但 LED 工作电流通常为 5~20mA，若直接接电源会因电流过大烧毁，因此必须串联限流电阻。

限流电阻计算公式：

R = (VCC - V_LED) / I_LED

• VCC = 5V（51 单片机供电）
• V_LED ≈ 2V（红色 LED 导通压降）
• I_LED = 10mA（典型工作电流）

R = (5 - 2) / 0.01 = 300Ω  →  常用 330Ω 或 470Ω

P1 端口输出

AT89C51 的 P1 端口为 8 位准双向 I/O 口。输出高电平（1）时 LED 熄灭，输出低电平（0）时 LED 点亮（电流灌入单片机）——这就是低电平点亮的接法。

电路设计（Proteus）

所需元件

元件	关键字	数量
AT89C51 单片机	AT89C51	1
发光二极管	LED-RED	1
电阻	RES	1（330Ω）
电源/地	POWER / GROUND	各 1

连接方式

AT89C51                     LED 电路
┌──────┐
│ P1.0 ├──────┬───────[LED-RED]─────┐
│      │      │                     │
│      │    [R1 330Ω]              VCC(+5V)
│      │      │
│      │    GND
│ XTAL1├──────┐
│      │   [C1 30pF]
│ XTAL2├──────┤
│      │   [C2 30pF]
│      │   [Y1 12MHz]
│      └──────┘
│ RST  ├──[R 10K]──GND   （复位电路）
└──────┘

说明：Proteus 中 AT89C51 的 XTAL1/XTAL2 已内置晶振模型，可简化不画晶振；但教学中建议画出晶振电路以理解时钟来源。

程序设计（Keil）

创建 Keil 工程

1. Project → New uVision Project，选择芯片 AT89C51（或 AT89C52）
2. 新建 main.c 源文件并加入工程
3. 勾选 Options for Target → Output → Create HEX File

源代码

/****************************************************
 * 实验名称：点亮一颗 LED
 * 功能：P1.0 输出低电平，点亮外接 LED
 ****************************************************/
#include <reg51.h>        // 包含 51 单片机寄存器定义

sbit LED = P1^0;          // 定义 P1.0 为 LED 控制引脚

void main(void)
{
    LED = 0;              // P1.0 输出低电平，LED 点亮
    while (1)             // 死循环，保持状态
    {
        ;                 // 空语句，等待
    }
}

代码解析

语句	作用
#include <reg51.h>	引入标准 51 寄存器头文件，定义 P1 等端口
sbit LED = P1^0;	位定义，把 P1 的第 0 位命名为 LED
LED = 0;	输出低电平（点亮）
while(1);	程序驻留，防止跑飞

仿真运行

1. Proteus 中双击单片机，加载 工程名.hex
2. 点击 ▶ 运行
3. 观察 LED 是否点亮（红色高亮表示点亮）

扩展思考

1. 如何点亮多颗 LED？ 修改 P1 端口多位：P1 = 0xFE;（点亮 P1.0，其余熄灭）
2. 如何让 LED 闪烁？ 需要用到延时函数（见 1.3 流水灯实验）
3. 为什么是低电平点亮？ 51 单片机 P1 口准双向口，灌电流能力强于拉电流，习惯用低电平驱动

常见问题

Q1：LED 不亮？

• 检查 HEX 是否加载成功
• 检查 LED 方向（长脚为正极接 VCC 侧）
• 检查限流电阻阻值（太大会太暗）

Q2：编译报错 unknown identifier 'P1'？

• 检查是否包含 #include <reg51.h>
• 检查芯片型号是否选对

实验任务

1. 在 Proteus 中绘制上述电路，仿真点亮 1 颗 LED
2. 修改程序点亮 P1 口的 4 颗 LED

考核点 / 验收标准

考核项	验收标准	分值
电路设计	Proteus 电路绘制正确（LED + 限流电阻 + 单片机）	25
程序编写	能正确写出 LED 控制程序（sbit 定义 + 端口输出）	25
仿真结果	LED 正确点亮	25
扩展能力	能修改程序点亮多颗 LED，并解释原理	25

实操要求：现场修改代码，将点亮 1 颗 LED 改为点亮 4 颗，仿真验证。