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[51单片机学习笔记ONE]-----LED灯的多种使用方法

发布时间:2020-06-09 发布时间:
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一.交替闪烁8个LED灯,时间间隔为1s


 1 /******************************************************

 2 实验名称:       交替闪烁8个LED灯,时间间隔1s

 3 实验时间:       2014年12月2日

 4 ******************************************************/

 5     

 6 #include

 7 

 8 void delay(unsigned char a);

 9 

10 void main()

11 {

12     while(1)

13     {

14         /*根据原理图,P0置高电平灯亮*/

15         P0 = 0x00;

16         delay(45);

17         

18         /*根据原理图,P0置低电平灯灭*/

19         P0 = 0xFF;

20         delay(45);    

21     }

22 }

23 

24 /*延时1s,有误差。计算公式大约可以用((((c*2)+3)*b+3)*a)*/

25 void delay(unsigned char a)      

26 {

27     unsigned char b,c; 

28     for(;a>0;a--)

29         for(b=152;b>0;b--)

30             for(c=70;c>0;c--);

31     

32 }

实验的代码很简单。但是实际操作过程中还是遇到了以下问题:

  1. 端口P0编号不能用小写。P字母必须大写。

  2. 给P0赋值时,虽然赋的是16进制的值,但是不能在后面加H。

  3. 最重要的是延时问题!

要注意的是用C语言不大可能做出精确的延时效果,肯定会存在一定的误差!!!!

首先先来了解几个单片机的周期知识:

  • 时钟周期:也称振荡周期,定义为频率的倒数,它是单片机中最基本,最小的时间单位。

  • 状态周期:它是时钟周期的两倍。

  • 机器周期:单片机的基本周期,完成一项基本操作,如取指令,存储器读写等,它由12个时钟周期(6个状态周期)构成。

  • 指令周期:单片机执行一条指令所需要的时间,一般是1-4个机器周期。

在这里,我把晶振的频率设置为跟自己设备一样,为12MHZ,所以机器周期为1µs。而整个程序的时间可以根据Keil的调试功能查看。

打开Keil的调试功能(就是菜单栏里放大镜里面有个d的那个图标),然后再在所需要的地方设置断点。如下图所示:

如图所示,在15行,16行位置设置了断点。图片左侧部分,可以找到“sec”这一项,这一项就是执行到这步所需要的时间,然后可以根据时间差计算延时的时间。

这里可以看到执行到15行的时间为0.00038900s

执行到16行的时候时间为0.00039100s,所以执行P0=0x00的时间为2µs,即两个机器周期,因为这里用的是立即数寻址,取值一周期,执行一周期。

执行到19行的时间为0.97892600s,所以执行delay(45)这句代码的时间为0.978535s,接近1s,所以说是存在误差的。但是对于实验效果来说,也已经够了。

最重要的还有一点就是,经过自己实验,不同的类型符号所需要的时间也是不一样的,比如我采用无符号整形,所需时间就是3.7s,所以差别还是很大的。

不过总结来说,还是应该遵循一些简单的原则:

  • 尽量使用unsigned 型的数据结构。

  • 尽量使用char型,实在不够用再用int,然后才是long。

  • 如果有可能,不要用浮点型。

  • 使用简洁的代码,因为按照经验,简洁的C代码往往可以生成简洁的目标代码(虽说不是在所有的情况下都成立)。

另外的话,在这里也把汇编的延时程序放出来。同样的,也是先来看用来实现这个目标的代码。


 1 /*******************************************************************************

 2 * 实 验 名         : LED闪烁的简单试验

 3 * 实验说明       : 得到8盏LED交替亮灭的实验效果

 4 *******************************************************************************/

 5     

 6     ORG     0000H        ;程序从此地址开始运行

 7     LJMP     MAIN        ;跳转到 MAIN 程序处

 8 

 9     ORG     030H        ;MAIN 从030H处开始

10 MAIN:    

11       MOV     P0 ,#00H    ;P0为低电平 LED 灯亮

12     ACALL     DELAY        ;调用延时子程序

13     MOV     P0 ,#0FFH

14     ACALL     DELAY

15     AJMP     MAIN        ;跳转到主程序处

16 

17 DELAY:    

18     MOV     R5,#08H       ;将立即数传给寄存器R5

19 F3:    

20     MOV     R6,#0FAH

21 F2:    

22     MOV     R7,#0FAH

23 F1:    

24     DJNZ     R7,F1           ;若为0程序向下执行,若不为0程序跳转到

25     DJNZ     R6,F2

26     DJNZ     R5,F3

27     RET

28 

29     END


其中DJNZ是减一不为零转移指令。有两个参数,第一个是被减数,第二个是转移的地址编号。

还有一点要注意的就是MOV指令时单周期指令,DJNZ是双周期指令。

下面是延时分析:

 

执行到MOV指令时的时间为0.00000200s

 执行到12行时,时间为0.00000400s,所以执行MOV P0,#00H这句语句的时间为2µs,同样的是因为采用了立即数寻址。

 可以看到延时程序的消耗时间大约为1s,计算分析过程:

 MOV  R5,#08H    ;执行了1次,单周期
F3: 
 MOV  R6,#0FAH  ;执行了1*8次,单周期
F2: 
 MOV  R7,#0FAH  ;执行了1*8*250次,单周期
F1: 
 DJNZ  R7,F1       ;执行了8*250*250次,双周期
 DJNZ  R6,F2       ;执行了250*8次,双周期
 DJNZ  R5,F3       ;执行了8次,双周期

所以总的时间为1+8+8*250+8*250*250*2+250*8*2+8*2=1006025µs

所以采用汇编编写延时程序明显比C语言准确的多,当然也不是完全正确,还是有很小的误差,准确的延时应该用定时器来设计。


二.LED二进制加法显示

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 2  ---------------------------------

 3  实验名称:    LED二进制加法显示

 4  实验时间:        2014/12/2

 5 *********************************/

 6 

 7 #include

 8 

 9 void Delay(unsigned char x);

10 

11 void main()

12 {

13     unsigned char n = 0x00;

14     while(1)

15     {

16         P0 = n;

17         Delay(45);

18         n++;

19     }

20 }

21 

22 void Delay(unsigned char x)

23 {

24     unsigned char y,z;

25     for(;x>0;x--)

26         for(y=152;y>0;y--)

27             for(z=35;z>0;z--);

28 }


 三.LED流水灯设计


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 2 ---------------------------------------

 3 实验名称:       流水灯实验

 4 实验说明:       延时实现LED灯流水线效果

 5 实验时间:        2014/12/2

 6 ***************************************/

 7 

 8 #include

 9 #include

10 

11 void Delay(unsigned char a);

12 

13 void main()

14 {

15     

16     unsigned char x;

17     x = 0x01;

18     while(1)

19     {

20         P0 = x;

21         Delay(45);

22         x = _crol_(x,1);    //char型循环向左移

23     }

24 }

25 

26 void Delay(unsigned char a)

27 {

28     unsigned b,c;

29     for(;a>0;a--)

30         for(b=76;b>0;b--)

31             for(c=35;c>0;c--);

32 }

intrins.h头文件内部函数描述:


_crol_ 字符循环左移

_cror_ 字符循环右移

_irol_ 整数循环左移

_iror_ 整数循环右移

_lrol_ 长整数循环左移

_lror_ 长整数循环右移

_nop_ 空操作 (相当于8051 NOP 指令)

_testbit_ 测试并清零位 (相当于8051 JBC 指令)

具体用法:

(1)循环移位用法如上代码。

(2)_nop_ 空操作:

           P()=1;

         _nop_();

          P()=0;

功能:即空指令。什么都不做,但是占用一个指令的时间。

(3)_testbit_ 测试并清零位:

功能:产生一个JBC 指令,该函数测试一个位,当置位时返回1,否则返回0。如果该位置为1,则将该位复位为0。8051 的JBC 指令即用作此目的。

_testbit_只能用于可直接寻址的位;在表达式中使用是不允许的。

四.LED跑马灯设计


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 3 实 验 名:     LED跑马灯

 4 实验说明:     LED灯右移跑马灯

 5 *******************************************/    

 6   

 7 #include

 8 #include

 9   

10 void Delay(unsigned char a);

11  

12 void main()

13 {

14     unsigned char n = 0xFE;

15     while(1)

16     {    

17         P0 = n;

18         Delay(45);

19         n = _crol_(n,1);

20     }

21 }

22  

23 void Delay(unsigned char a)

24 {

25     unsigned char b,c;     

26         for (;a>0;a--)

27             for (b=152;b>0;b--)

28                 for (c=35;c>0;c--);

29 }           



五.LED左右跑马灯设计


 1 /*******************************************

 2 --------------------------------------------

 3 实 验 名:     LED跑马灯

 4 实验说明:     LED灯左右跑马灯

 5 *******************************************/    

 6 

 7 #include

 8 #include

 9 

10 void Delay(unsigned char a);

11 

12 void main()

13 {

14     unsigned char n = 0xFE;

15     unsigned char i = 0;

16     unsigned char j = 0;

17     while(1)

18     {

19         for(;i<7;i++)

20         {

21             P0 = n;

22             Delay(45);

23             n = _crol_(n,1);    

24         }    

25 

26         for(;j<7;j++)

27         {

28             P0 = n;

29             Delay(45);

30             n = _cror_(n,1);

31         }

32     }

33 }

34 

35 void Delay(unsigned char a)

36 {

37     unsigned char b,c;

38     for (;a>0;a--)

39         for (b=152;b>0;b--)

40             for (c=35;c>0;c--);

41 }           


关键字:51单片机  LED灯

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