通俗易懂講PIC單片機(jī)：從一竅不通到入門進(jìn)步

作者：時(shí)間：2018-03-09 來源：網(wǎng)絡(luò)

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　　單片機(jī)入門不難------談PIC系列(轉(zhuǎn)自礦石收音機(jī)論壇---嶗山)十年前的老帖子，講得通俗易懂，分享之。

本文引用地址：http://2s4d.com/article/201803/376687.htm

　　請看圖1

　　這個(gè)8條腿的小螃蟹就是我們的第一頓飯，只要把它吃下去，以后的大餐就好辦了。

　　第1、8條腿接電源 +5V 和地線。頭兩條腿是螃蟹鉗子，好吃的很。現(xiàn)在剩下了 6 條腿

　　第2、3條腿使用時(shí)外接一個(gè)晶振的東西我們接一個(gè) 4 MHz的。

　　第4條腿是復(fù)位腳，是一個(gè)信號輸入腳。單片機(jī)正常運(yùn)行時(shí)接高電平。當(dāng)有一個(gè)低電平脈沖輸入到這個(gè)腳時(shí)單片機(jī)就復(fù)位。所謂復(fù)位就是單片機(jī)內(nèi)部所有的工作部件統(tǒng)統(tǒng)回到規(guī)定的狀態(tài)，程序也復(fù)位到頭一句上開始逐條運(yùn)行。例如，你設(shè)計(jì)的一個(gè)報(bào)警鎖定的 LED紅燈亮后，當(dāng)需要解除報(bào)警時(shí)，用一個(gè)按鈕給這個(gè)腳瞬時(shí)接地一下，相當(dāng)于給它一個(gè)夫脈沖，系統(tǒng)就復(fù)位了，led燈就熄滅了，程序從頭開始。

　　以上5個(gè)腳，幾乎所有單片機(jī)都有，包括世界上最復(fù)雜的，和世界比較簡單的單片機(jī)-----PIC12CE519

　　輪到底幾條腿啦?奧是第5條腿，這條叫單片機(jī)的 I/O 腳。就是輸入輸出腳。你可通過程序動(dòng)態(tài)地控制它作為輸入或輸出，作為輸出時(shí)可以程序控制它的輸出電平為高1或低0。所以，他的工作狀態(tài)有四種：輸入0，輸入1，輸出0，輸出1

　　剩下的兩條腿和第5腳功能一個(gè)樣。

　　上邊我們已經(jīng)把8條腿消化掉了，其實(shí)我們要弄明白的也就3只腿，我們再簡單一些，先整明白兩條腿，即GP0,GP1.這兩條腿低級一點(diǎn)的用法，可以控制繼電器，LED燈，高級一些的用法可以進(jìn)行I2C總線，RS232總線的通信，作為擴(kuò)展輸入可以模擬出來A/D轉(zhuǎn)換器(6--7bit)，可以測量一個(gè)電阻的粗略值。作為輸出也可以直接推動(dòng)揚(yáng)聲器奏出音樂。這是后話暫且不提。

　　現(xiàn)在要控制使用這兩只腿，我這個(gè)三腳貓功夫的說書的不得不講一下軟件了，要想講明白軟件又不得不涉及到單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。那位說啦，你可別提這軟件和結(jié)構(gòu)了，以前俺就是讓它們打敗的，現(xiàn)在聽到這個(gè)心里就打鼓。嘿嘿，不要緊，果真如你所說，那你就不妨跟著我再失敗一次，反正嗎多一次失敗又不納稅，嘿嘿。不過你也要有思想準(zhǔn)備，徹底弄明白是個(gè)漸進(jìn)的過程。

　　要說這程序和單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還真是老大難，不過蟹黃蟹肉都可都在里面。我現(xiàn)在要是給你說PIC單片機(jī)是哈佛結(jié)構(gòu)的，51系列是馮-諾伊曼結(jié)構(gòu)的，恐怕你要立馬扎走人了。所以我得用點(diǎn)心思不讓你溜號。

　　好在PIC系列的制造商(microchip 微芯公司美國)理解我等苦衷，全部只有35條指令，而且有一些指令我們一般很少使用，常用的也就十幾句，用的時(shí)候查手冊，無需記憶。就算我們兩天學(xué)習(xí)一句，也就兩三個(gè)月時(shí)間，總比到老了還怕它們強(qiáng)啊。廢話少說先看下面的兩個(gè)例語：

　　my_name006: movlw 02h '常數(shù)2進(jìn)入w

　　movwf GPIO 'W 的數(shù)進(jìn)入寄存器GPIO

　　這就是我們編的程序里的兩個(gè)句子，也叫源程序。有以下特點(diǎn)

　　每行只能寫一句話

　　每句話由四部分組成：

　　標(biāo)號：操作指令操作數(shù) '程序注釋

　　下面我結(jié)合例子把這四部分解釋一下。

　　第一部分 my_name006: 叫做標(biāo)號，它是由字母或數(shù)字組成，由冒號結(jié)束。標(biāo)號可有可無，比如第二句就沒有標(biāo)號。

　　第二部分movlw 叫做操作指令。它是必須有的，不能省略。PIC 系列的單片機(jī)共有 35 條指令。

　　第三部分02h 叫做操作數(shù)。有的指令沒有操作數(shù)或者操作數(shù)是默認(rèn)的，也不用寫。

　　第四部分是程序注釋，必須以單引號開頭，主要作用是提醒和備忘。注釋也是可有可無。

　　第二個(gè)例句中，省略了標(biāo)號，當(dāng)然注釋也可以省略。他的指令是movwf，操作數(shù)是GPIO。操作數(shù)不一定是數(shù)字，也可能是一個(gè)由字母組成的字符串。

　　知道了語句格式以后，我們下面就學(xué)習(xí)一些常用語句。我們先把這兩個(gè)例句弄清楚。

　　這兩句話的作用是把 2 這個(gè)常數(shù)寫入到 GPIO 這個(gè)寄存器里。

　　單片機(jī)里有一些部件需要我們使用和操作，都是通過讀寫寄存器來實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)部件都對應(yīng)有操控它的寄存器，例如我們要控制使用的管腳GP0,GP1 這兩個(gè)管腳對應(yīng)的寄存器就叫做GPIO。對GPIO寄存器讀操作，實(shí)際等效察看管腳電平的高低;對GPIO寄存器相應(yīng)的位寫1操作，實(shí)際等校讓管腳輸出高電平。寫0，輸出低電平。

　　每個(gè)寄存器可以儲(chǔ)存一個(gè)八位的二進(jìn)制數(shù)。這八個(gè)位的每個(gè)位都有名稱，從左向右的名稱是：

　　左端第首位名稱叫D7,

　　左端第二位名稱叫D6,

　　左端第三位名稱叫D5,

　　左端第四位名稱叫D4,

　　左端第五位名稱叫D3,

　　左端第六位名稱叫D2,

　　左端第七位名稱叫D1,

　　最后一位叫D0,

　　而每一個(gè)位對應(yīng)一個(gè)管腳的電平，例如當(dāng)GPIO寄存器的D0位等于1時(shí)表示管腳GP0 的電平是高電平。D0位等于0時(shí)表示管腳GP0 的電平是低電平。常數(shù)2的八位二進(jìn)制表示是“00000010” 所以，GPIO寄存器存放的8位2進(jìn)制數(shù)的每個(gè)位的值以及管腳電平是：

　　D7對應(yīng)于內(nèi)部總線管腳的電平 D7=0 內(nèi)部總線管腳輸出低電平

　　D6對應(yīng)于內(nèi)部總線管腳的電平 D6=0 內(nèi)部總線管腳輸出低電平

　　D5對應(yīng)于GP5 管腳的電平 D5=0 GP5 管腳輸出低電平

　　D4對應(yīng)于GP4 管腳的電平 D4=0 GP4 管腳輸出低電平

　　D3對應(yīng)于GP3 管腳的電平 D3=0 GP3 管腳輸出低電平

　　D2對應(yīng)于GP2 管腳的電平 D2=0 GP2 管腳輸出低電平

　　D1對應(yīng)于GP1 管腳的電平 D1=1 GP1 管腳輸出低電平

　　D0對應(yīng)于GP0 管腳的電平 D0=0 GP0 管腳輸出低電平

　　GP0---GP5管腳我們可以從上一講的圖1硬件中查出所對應(yīng)的管腳。d7 d6 對應(yīng)的內(nèi)部時(shí)鐘和數(shù)據(jù)總線我們現(xiàn)在暫且不要管它。以后本事大了在調(diào)教它們。在我們的例句中，向GPIO寄存器寫入了2，常數(shù)2的八位二進(jìn)制表示是“00000010” 因此如果此時(shí)GP0, Gp1等都已經(jīng)被定義成輸出的話，那么GP1輸出高電平(接LED燈亮)，GP0 輸出低電平(所接led燈熄) 。

　　截止到現(xiàn)在，你已經(jīng)學(xué)會(huì)如何控制管腳的電平高低了。盡管還有一些疑問，比如怎樣定義管腳為輸出腳(以后會(huì)說)，我得說如果事先gp1,gp0這兩個(gè)管腳處于輸入狀態(tài)，這兩個(gè)例句無效，是控制不了電平的。

　　無論如何，這一會(huì)兒，你就學(xué)會(huì)了兩個(gè)指令，35條我看也沒啥難的。

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　　再加深一下對寄存器的認(rèn)識：

　　要把一個(gè)常數(shù)存儲(chǔ)到，或者說寫到一個(gè)寄存器中，僅用一條指令是辦不到的，必須通過一個(gè)特殊的寄存器W,把數(shù)據(jù)倒過去. 這就應(yīng)該使用到兩個(gè)語句。

　　movlw 02H 指令的意思是把一個(gè)常數(shù)存入特殊寄存器W, 這個(gè)常數(shù)是3,后面的H是表示十六進(jìn)制

　　movwf GPIO 指令的意思是把特殊寄存器W的數(shù)值存入寄存器. 這個(gè)寄存器的名稱是 GPIO

　　這里涉及到兩個(gè)概念,常數(shù)和寄存器.

　　常數(shù)好說,比如說十進(jìn)制數(shù) 35, 26 但要注意,在單片機(jī)系統(tǒng)里我們一般不用十進(jìn)制,而使用十六進(jìn)制. 有關(guān)數(shù)制轉(zhuǎn)換方面的知識，是計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)，必須會(huì)熟練地在二進(jìn)制、十六進(jìn)制、十進(jìn)制之間轉(zhuǎn)換，我就不羅索了.

　　寄存器也叫單片機(jī)的內(nèi)存。

　　一個(gè)寄存器可以存儲(chǔ)的數(shù)值范圍是0--255,用十六進(jìn)制表示就是 0---FFH.用二進(jìn)制表示就是00000000----11111111.

　　以后要養(yǎng)成習(xí)慣用十六進(jìn)制表示數(shù).

　　那么,一個(gè)單片機(jī)里有多少個(gè)這樣的寄存器哩，pic12ce512里面有1024個(gè)這樣的寄存器可以供你使用,為了使用方便生產(chǎn)商已經(jīng)給它們編上了號碼,第一號碼是000H,往下依照次序?yàn)?nbsp;001H,002H........3FFH.(怎么樣，開始用十六進(jìn)制說事了吧，如果你不熟悉熟制轉(zhuǎn)換趕緊補(bǔ)課來得及)

　　有了編號就像我們居住的房間有了房間號碼,使用就方便的多了.房間號碼在郵政行業(yè)叫地址,因此我們稱這些號碼叫做寄存器地址,或稱地址數(shù) 例如名稱為 GPIO 的寄存器,他的地址,或地址數(shù)是 06H 。所以我們的兩個(gè)例句完全等同于：

　　my_name006: movlw 02h '常數(shù)2進(jìn)入w

　　movwf 06H 'W 的數(shù)進(jìn)入寄存器GPIO

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　　有兩個(gè)寄存器比較特殊,它們沒有地址,一個(gè)名字叫做 W, 另一個(gè)叫做 TRIS. 所以他們兩個(gè)在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的時(shí)候比較快,一個(gè)指令就可以解決問題，例如： movlw 03H 一條指令就把常數(shù)3寫入到W寄存器了。關(guān)于TRIS寄存器,我們以后用到它再說.

　　除了他們兩個(gè)以外的其他所有寄存器，在寫入數(shù)據(jù)時(shí)一般都要用兩條指令進(jìn)行。

　　今天就扯到這里，雖然只有兩個(gè)指令，但主要目的是要同學(xué)們接觸一下指令，建立寄存器的概念以及他們同硬件部件的聯(lián)系。增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信心。能有這些體會(huì)，這一節(jié)就算過關(guān)了。

　　隨著以后的深入，你會(huì)發(fā)現(xiàn)小小單片機(jī)里面是一個(gè)大世界，興趣也由此而生。

　　我們上一次講的兩個(gè)指令是是如何控制管腳電平的高低。前提是所有管腳已經(jīng)被定義成輸出了(OUT)如果被定義成了輸入，則上次的指令雖然也能運(yùn)行，但運(yùn)行后絲毫不能改變管腳電平高低，因?yàn)榇藭r(shí)管腳是輸入狀態(tài)，電平取決于外部輸入,指令無法改變。

　　在PIC單片機(jī)系列中，改變I/O口的輸入輸出依靠寫入寄存器TRIS的值，相應(yīng)位寫0，表示對應(yīng)管腳被定義成了輸出，寫1，就是輸入。

　　現(xiàn)在假如預(yù)把GP1、GP2管腳定義成輸出，其他腳全是輸入。那就應(yīng)該向TRIS 寄存器寫入二進(jìn)制數(shù) 11111001，換算成十六進(jìn)制就是

　　F9H.

　　依照以前我們學(xué)到的知識,在PIC系列單片機(jī)里，本來應(yīng)該用下列的語句來完成我們的設(shè)定：

　　movlw 0F9H '常數(shù)進(jìn)W 以字母開頭的常數(shù)前面必須加0

　　movwf TRISA '把W內(nèi)的數(shù)復(fù)制到TRIS

　　實(shí)際上PIC系列的單片機(jī)也都是這么寫的,后面加的A,表示第一個(gè)8位的口(有的單片機(jī)不僅一個(gè)口,還有好幾個(gè)8位的I/O口如TRISB TRISC TRISD等等) .

　　但是,記住了, PIC12系列的單片機(jī)必須改寫成為:

　　movlw 0F9H '常數(shù)進(jìn)W 以字母開頭的常數(shù)前面必須加0

　　tris GPIO '把W內(nèi)的數(shù)復(fù)制到TRIS 以后凡見到這個(gè)指令一律理解成 movwf TRISA

　　寫法不同,意思是一樣的. 這樣你就又學(xué)了一個(gè)指令TRIS,不過這個(gè)指令的實(shí)質(zhì)還是你曾經(jīng)學(xué)過的movwf 只是寫法不同罷了.

　　在PIC12系列里TRIS作為指令, 在其他系列(PIC161718)里把 TRIS 作為普通寄存器看待.

　　因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在講的就是PIC12CE519,所以我們暫時(shí)用

　　tris GPIO

　　這個(gè)格式,等以后進(jìn)入PIC16C877 我們再寫成 movwf TRISA , 至于理解按照后者進(jìn)行.

　　'-----------

　　如果我們要控制GP1 GP2管腳的輸出電平, 其他管腳作為輸入.并且讓GP1輸出低電平,GP2輸出高電平.完整的程序如下：

　　movlw 0F9H '常數(shù)進(jìn)W

　　tris GPIO '把W內(nèi)的數(shù)復(fù)制到TRIS ，GP1 GP2為輸出，其他為輸入

　　'此行無命令，起到的作用是容易讀懂程序

　　movlw 04H '常數(shù)4的二進(jìn)制是 00000100 ，GP1=0 GP2=1

　　movwf GPIO 'W內(nèi)的數(shù)進(jìn)GPIO 輸出生效，原來定義成輸入的腳的電平，不會(huì)受該句影響

　　上面已經(jīng)學(xué)會(huì)了三條指令，但是8位寄存器的概念概念一定要建立起來，程序通過寫入寄存器不同的數(shù)據(jù)

　　控制管腳作為輸入使用還是輸出使用，作為輸出時(shí)是輸出高電平還是低電平。

　　這樣的操作又一個(gè)特點(diǎn)，就是每次寫入數(shù)據(jù)，同時(shí)控制的往往不是一個(gè)管腳，而是好幾個(gè)個(gè).最多一次可

　　以控制8個(gè)管腳.在單片機(jī)里往往每8個(gè)腳叫做一個(gè)口，如口A, 口B,用英文表示就是GPIO PORTA PORTB PORTC 等.

　　更多的情況是：某個(gè)口內(nèi)的某一個(gè)管腳需要改變電平，其他腳電平不變.例如我們僅需要GPIO口上的GP1

　　這個(gè)管腳的電平拉高，其他管腳電平不發(fā)生變化.這時(shí)候位操作指令為我們提供了方便，假如我們事先已經(jīng)把GP1管腳定義過輸出了(方法見前面講過的)：

　　bcf GPIO,GP1 '注釋 GPIO口上GP1管腳電平拉低，我們行話叫清除。

　　bSf GPIO,GP1 '注釋 GPIO口上GP1管腳電平拉高，我們行話叫置位。

　　怎么樣，這樣控制某一個(gè)管腳的電平就方便多了，你的編程效率大大提高啊.

　　記?。篜IC所有單片機(jī)所有寄存器都是可以位操作的，這在51的單片機(jī)上是不能完全實(shí)現(xiàn)的.

　　不僅如此，PIC所有單片機(jī)所有管腳的單腿驅(qū)動(dòng)輸出電流可以高達(dá) 25mA，所以如果你驅(qū)動(dòng)一個(gè) 5到10mA電流的LED發(fā)光二極管，根本不用加三極管，串個(gè)電阻直接掛在單片機(jī)上就得了，這在51的單片機(jī)上也是不能實(shí)現(xiàn)的，要加驅(qū)動(dòng)三極管或驅(qū)動(dòng)芯片.

　　怎么樣，學(xué)PIC有好處吧. 也別急，好處還有那，且聽我慢慢地白話。

　　一不小心，你已經(jīng)會(huì) 5 個(gè)指令了，還有30個(gè)，加油啊。

　　繼續(xù)

　　單片機(jī)的大部分指令，或者說單片機(jī)所做的大部分工作，多數(shù)在寫入或讀出寄存器。關(guān)于寄存器的初步概念我想我們已經(jīng)建立起來了,它是一個(gè)能夠存儲(chǔ)8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)(最大255 = 0FFH) 的單元每個(gè)單元都有它的編號,我們叫做它的地址,或地址編碼. 地址編碼也是十六進(jìn)制的. 另外寄存器里的數(shù)據(jù)掉電就會(huì)丟失。

　　寄存器的英文是RAM 也要記住.

　　PIC12CE519 里面共有有48個(gè)寄存器供我們操作使用，它們每一個(gè)都有固定的地址編碼。

　　地址編碼并不是連續(xù)的號碼,而是分成了兩段:

　　第一段: 從00H 開始, 依次是01H, 02H, 03H ....0AH, 0BH......到1FH 結(jié)束. 計(jì)32個(gè)寄存器

　　第二段: 從30H 開始, 依次是31H, 32H, ......................到3FH 結(jié)束計(jì)16個(gè)寄存器

　　這種地址不連續(xù)編號, 而是要跳過去一段的做法, 對于我們新手來說很是不習(xí)慣. 為了讓我們?nèi)菀兹腴T, 我們暫時(shí)先不管第二段RAM, 只當(dāng)它不存在, 所有程序我們只涉及到第一段連續(xù)的ram 地址. 等我們熟練的掌握好了ram 的使用,再涉及第二段地址的RAM, 那時(shí),你就會(huì)理解單片機(jī)設(shè)計(jì)者把它們分成兩段的苦心了.

　　為了規(guī)范,我們今后一律把RAM的分段, 叫做分頁. 第一地址段叫00頁面, 第二地址段叫01頁面.

　　例如: 我們學(xué)過的 I/O 口電平控制寄存器 GPIO, 它的地址編碼是 06H, 屬于00頁面.

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　　所有這32+16=48個(gè)寄存器除了在地址上分成了兩個(gè)頁面以外,又把它們分成兩類：

　　一類專用寄存器,一類通用寄存器.

　　所謂專用,就是這個(gè)寄存器的功能已經(jīng)由系統(tǒng)分配好了.例如地址為06H 的名稱就做GPIO寄存器的功能,是它的每個(gè)位,都對應(yīng)到一個(gè)I/O腳的電平.

　　另一類是通用寄存器,你可以理解成它的功能系統(tǒng)沒有事先預(yù)定,而是由你在編程序的時(shí)候隨機(jī)使用.

　　pic12ce519 的專用寄存器有 7 個(gè), 位置在我們第00葉面的最前面. 這7個(gè)專用寄存器的地址編碼是: 00H，01H, 02H, ----06 H

　　剩下的所有寄存器包括所有第01頁面, 全部都是通用寄存器.

　　例子: 在兩個(gè)通用寄存器 09H, 0AH 內(nèi), 寫入常數(shù) FC H

　　movlw 0FCH '常數(shù)進(jìn)W

　　movwf 9H '復(fù)制W內(nèi)的數(shù)到通用寄存器09H

　　movwf 0AH '復(fù)制W內(nèi)的數(shù)到通用寄存器0AH 由于此時(shí)W內(nèi)并沒有改變,W不用再進(jìn)常數(shù).

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　　下面是PIC12CE519的寄存器ram的地址地圖:

　　圖最上端的 00 01 表示的是頁面號碼，或叫頁面地址。

　　左側(cè) 從00 --- 1FH 是00頁面，右側(cè)是01頁面。

　　從00H 到 06H 都已經(jīng)起好了名稱，它們是專用寄存器，用處各有不同。以后我們會(huì)逐個(gè)介紹它們

　　剩下的都是通用寄存器或者叫普通寄存器 General Purpose Registers 意思是一般用途的寄存器

　　地址從20H 到 2FH 也不是“空洞”，也不是不能訪問，只是讀寫它們的時(shí)候等于讀寫它們左側(cè)對應(yīng)的00頁面。這一點(diǎn)我們可能有些迷惑，弄不明白也沒有關(guān)系，以后隨著程序理解的深入，會(huì)搞清楚的。

　　內(nèi)存圖譜，不要求記下來，但是應(yīng)該有個(gè)大體印象，用的時(shí)候會(huì)察看就可以了。等編程時(shí)間一長

　　就那么幾個(gè)字節(jié)，自然就記住了。

　　所謂字節(jié)是衡量二進(jìn)制數(shù)據(jù)長度的一個(gè)單位。一個(gè)寄存器剛好能記住一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。如果你要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)比較大超過了255，那就要占2個(gè)存儲(chǔ)器甚至更多。描述的時(shí)候通常我們不說這個(gè)數(shù)值占了多少個(gè)寄存器，而是說這個(gè)數(shù)據(jù)是幾個(gè)字節(jié)的。

　　字節(jié)的英文是byte 一個(gè)二進(jìn)制數(shù)的一位，叫比特英文bit 1 byte 包含 8 bit

　　繼續(xù)

　　下面我們學(xué)習(xí)一條新指令,叫做空操作指令

　　nop '什么事情也不做，但執(zhí)行這個(gè)指令也要消耗掉一點(diǎn)時(shí)間。它沒有操作數(shù)。

　　'不要理解成程序停了，實(shí)際上程序仍在正常運(yùn)行。執(zhí)行一連串的空操作指令，單片機(jī)

　　'白耗費(fèi)時(shí)間，什么活也不干，往往用于延時(shí)

　　如果你需要一個(gè)很短時(shí)間的延時(shí)，可以采用一連串的空操作。注意每個(gè) nop 也是占一行，例如：

　　movlw 0F9H '常數(shù)進(jìn)W

　　tris GPIO '把W內(nèi)的數(shù)復(fù)制到TRIS ，GP1 GP2為輸出，其他為輸入

　　bsf GPIO,GP1 '管腳GP1輸出高電平點(diǎn)亮LED燈(如果你已經(jīng)接上燈的話)

　　nop

　　... .