硬件电路设计
电路图如下：
（在线电路图绘制安利：https://lceda.cn/editor）
当电压U1大于电压U2 1V以上时，二极管导通发光。当导通电流大于5mA时，人的眼睛就可以明显观察到二极管的发光，导通电流越大，亮度越高。一般导通电流不要超过10mA，否则将导致二极管的烧毁或I/O引脚的烧毁。因此在设计硬件电路时，要在LED二极管电路中串接一个限流电阻，阻值在300Ω~1kΩ之间，调节阻值的大小可以控制发光二极管的发光亮度。
导通电流与限流电阻之间的关系由下面的计算公式确定：
I=\frac{U_1-U_2-V_{LED}}{R}式中VLED为LED的导通电压。
由于AVR的I/O口输出“0”时，可以吸收最大40mA的电流，因此采用控制发光二极管负极的设计比较好。8个LED发光二极管控制系统的硬件电路如下所示。图中ATmega16的PA口工作在输出方式下，8个引脚分别控制8个发光二极管。当I/O口输出“0”时，LED导通发光；输出“1”时，LED截止熄灭。
（话说没找到怎么在输入文本的时候正确输入单位，直接输入Ω的话会丢失，粗略看了下文档貌似没看到）
（画个图还是有点花时间，细节多）
软件设计
下面的程序代码的功能是8个LED逐一循环发光1s，构成走马灯。
/******
File name :demo_6_1.c
Chip type :ATmega16
Program type :Application
Clock frequency :4.000000MHz
Memory model :Small
External SRAM size :0
Data Stack size :256
******/
#include<mega16.h>
#include<delay.h>
void main(void)
{
unsigned char position = 0; //position为控制位的位置
PORTA = 0xFF; //PA口输出全“1”，LED全灭
DDRA = 0xFF; //PA口工作为输出方式
while(1)
{
PORTA = ~(1 << position); //1左移0次、1次、...、7次，逐位非传给PORTA
if(++position >= 8) position = 0;//8个灯（位置）依次点亮
delay_ms(1000); //延迟1000ms
};
}思考与实践
Q：调整程序中的delay_ms()，延时时间为1ms，彩灯的闪亮有何变化？为什么？
A：彩灯看起来不会闪亮，而是一直保持亮着。因为延时时间过短，闪亮的频率太高，以至于人眼无法分辨彩灯是不是熄灭过。一般来说人眼能分辨的能力是1000ms/24帧，也就是大概需要长达每40ms熄灭一次，人眼才能看得出彩灯（单个）在闪烁。
Q：计算并验证当延时小于多少ms时，“走马灯”的效果会变成“全亮”？给出计算方法。
A：按照实际研究，延时大约小于40ms/8（灯轮流点亮），即小于5ms时就会是“全亮”的效果。验证的方法可以通过更改程序延时，运行程序实际观察可以看出。
Q：设计一个4种闪烁方式交替循环的彩灯，闪烁方式如下：
- 8个LED灯逐一点亮0.5s，左移循环2轮（16次），控制初值=0b11111110
- 8个LED灯逐一点亮0.5s，右移循环2轮（16次），控制初值=0b01111111
- 8个LED灯逐一点亮0.5s，明暗交替16次，控制初值=0b10101010
- 8个LED灯随机点亮，每次0.5s，共16次，控制初值=随机数
- 再次从头循环
A：主程序代码如下：
#include<mega16.h>
#include<delay.h>
void light_1(unsigned char position)
{
while(i <= 2)
{
PORTA = 0xFF << position;
if(++position >= 8)
{
position = 0;
i++;
}
delay_ms(500);
};
}
void light_2(unsigned char position)
{
i = 0;
while(i <= 2)
{
PORTA = 0xFF >> position;
if(++position >= 8)
{
position = 0;
i++;
}
delay_ms(500);
};
}
void light_3(void)
{
i = 0;
while(i <= 16)
{
if(++i % 2)
{
PORTA = 0x55;
}
else
{
PORTA = 0xAA;
}
delay_ms(500);
};
}
void light_4(void)
{
i = 0;
while(i <= 16)
{
PORTA = rand() % (256) + 0;
i++;
delay_ms(500);
};
}
void main(void)
{
unsigned char position = 0; //position为控制位的位置
PORTA = 0xFF; //PA口输出全“1”，LED全灭
DDRA = 0xFF; //PA口工作为输出方式
int i = 0;
while(1)
{
light_1(position);
light_2(position);
light_3();
light_4();
}
}