第四章 功能模块的实验方法

4.1 发光二极管

   它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。也称作LED(light emitting diode)。
   发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压大于5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过二极管的电流。限流电阻R可用下式计算：

                      R=（E－UF）/ IF

    式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的正常工作电流。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
   LED广泛应用于各种电子电路、家电、仪表等各种设备中，作为电源或者电平指示灯。

原理图.png

4.1.1 硬件连接原理

    流水灯实验是最基础的IO口操作实验，就如同学每一种编程语言都要学习“Hello World”一样。
    马上就带你进入单片机开发的大门了，你做好准备了吗？
    首先，介绍一下这部分实验的硬件连接原理，在做实验之前，请先把SWITCH拨码开关的LED_S拨码开关拨到ON的位置，使8个LED的阳极都连接到电源上。这样在LED的阳极处就会有一个高电平，快看！流水灯亮起来没？哦，mygod，没有亮，这是为什么呢？！单片机上电IO口默认为高电平，在LED的阳极和阴极两边都是高电平，没有压差，也就没有电流流过LED，所以LED是熄灭的。

传送门