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[51单片机学习笔记ONE]-----LED灯的多种使用方法
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:
- 端口P0编号不能用小写。P字母必须大写。
- 给P0赋值时,虽然赋的是16进制的值,但是不能在后面加H。
- 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:
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 }
[51单片机学习笔记ONE]-----LED灯的多种使用方法