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[51单片机学习笔记ONE]-----LED灯的多种使用方法

2024-08-05 18:57:04   228人阅读

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 <reg51.h> 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 ,#0FFH14     ACALL     DELAY15     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R519 F3:    20     MOV     R6,#0FAH21 F2:    22     MOV     R7,#0FAH23 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,F226     DJNZ     R5,F327     RET28 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

 1 /********************************* 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 <reg51.h> 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

 1 /*************************************** 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 <reg51.h> 9 #include <intrins.h>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

 1 /******************************************* 2 -------------------------------------------- 3 实 验 名:     LED跑马灯 4 实验说明:     LED灯右移跑马灯 5 *******************************************/     6    7 #include<reg51.h> 8 #include<intrins.h> 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<reg51.h> 8 #include<intrins.h> 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 }

 

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