[51單片機學習筆記ONE]-----LED燈的多種使用方法

一.交替閃爍8個LED燈，時間間隔為1s

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實驗名稱：       交替閃爍8個LED燈,時間間隔1s
實驗時間：       2014年12月2日
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#include <reg51.h>

void delay(unsigned char a);

void main()
{
    while(1)
    {
        /*根據原理圖，P0置高電平燈亮*/
        P0 = 0x00;
        delay(45);
        
        /*根據原理圖，P0置低電平燈滅*/
        P0 = 0xFF;
        delay(45);    
    }
}

/*延時1s，有誤差。計算公式大約可以用((((c*2)+3)*b+3)*a)*/
void delay(unsigned char a)      
{
    unsigned char b,c; 
    for(;a>0;a--)
        for(b=152;b>0;b--)
            for(c=70;c>0;c--);
    
}

實驗的代碼很簡單。但是實際操作過程中還是遇到了以下問題：

1. 端口P0編號不能用小寫。P字母必須大寫。
2. 給P0賦值時，雖然賦的是16進制的值，但是不能在后面加H。
3. 最重要的是延時問題！

要注意的是用C語言不大可能做出精確的延時效果，肯定會存在一定的誤差！！！！

首先先來了解幾個單片機的周期知識：

• 時鍾周期：也稱振盪周期，定義為頻率的倒數，它是單片機中最基本，最小的時間單位。
• 狀態周期：它是時鍾周期的兩倍。
• 機器周期：單片機的基本周期，完成一項基本操作，如取指令，存儲器讀寫等，它由12個時鍾周期（6個狀態周期）構成。
• 指令周期：單片機執行一條指令所需要的時間，一般是1-4個機器周期。

在這里，我把晶振的頻率設置為跟自己設備一樣，為12MHZ，所以機器周期為1µs。而整個程序的時間可以根據Keil的調試功能查看。

打開Keil的調試功能（就是菜單欄里放大鏡里面有個d的那個圖標），然后再在所需要的地方設置斷點。如下圖所示：

如圖所示，在15行，16行位置設置了斷點。圖片左側部分，可以找到“sec”這一項，這一項就是執行到這步所需要的時間，然后可以根據時間差計算延時的時間。

這里可以看到執行到15行的時間為0.00038900s

執行到16行的時候時間為0.00039100s，所以執行P0=0x00的時間為2µs，即兩個機器周期，因為這里用的是立即數尋址，取值一周期，執行一周期。

執行到19行的時間為0.97892600s，所以執行delay(45)這句代碼的時間為0.978535s，接近1s，所以說是存在誤差的。但是對於實驗效果來說，也已經夠了。

最重要的還有一點就是，經過自己實驗，不同的類型符號所需要的時間也是不一樣的，比如我采用無符號整形，所需時間就是3.7s，所以差別還是很大的。

不過總結來說，還是應該遵循一些簡單的原則：

• 盡量使用unsigned 型的數據結構。
• 盡量使用char型，實在不夠用再用int，然后才是long。
• 如果有可能，不要用浮點型。
• 使用簡潔的代碼，因為按照經驗，簡潔的C代碼往往可以生成簡潔的目標代碼（雖說不是在所有的情況下都成立）。

另外的話，在這里也把匯編的延時程序放出來。同樣的，也是先來看用來實現這個目標的代碼。

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* 實 驗 名         : LED閃爍的簡單試驗
* 實驗說明       : 得到8盞LED交替亮滅的實驗效果
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    ORG     0000H        ;程序從此地址開始運行
    LJMP     MAIN        ;跳轉到 MAIN 程序處

    ORG     030H        ;MAIN 從030H處開始
MAIN:    
      MOV     P0 ,#00H    ;P0為低電平 LED 燈亮
    ACALL     DELAY        ;調用延時子程序
    MOV     P0 ,#0FFH
    ACALL     DELAY
    AJMP     MAIN        ;跳轉到主程序處

DELAY:    
    MOV     R5,#08H       ;將立即數傳給寄存器R5
F3:    
    MOV     R6,#0FAH
F2:    
    MOV     R7,#0FAH
F1:    
    DJNZ     R7,F1           ;若為0程序向下執行，若不為0程序跳轉到
    DJNZ     R6,F2
    DJNZ     R5,F3
    RET

    END

其中DJNZ是減一不為零轉移指令。有兩個參數，第一個是被減數，第二個是轉移的地址編號。

還有一點要注意的就是MOV指令時單周期指令，DJNZ是雙周期指令。

下面是延時分析:

 

執行到MOV指令時的時間為0.00000200s

 執行到12行時，時間為0.00000400s，所以執行MOV P0，#00H這句語句的時間為2µs，同樣的是因為采用了立即數尋址。

 可以看到延時程序的消耗時間大約為1s，計算分析過程：

 MOV  R5,#08H    ;執行了1次，單周期
F3: 
 MOV  R6,#0FAH  ;執行了1*8次，單周期
F2: 
 MOV  R7,#0FAH  ;執行了1*8*250次，單周期
F1: 
 DJNZ  R7,F1       ;執行了8*250*250次，雙周期
 DJNZ  R6,F2       ;執行了250*8次，雙周期
 DJNZ  R5,F3       ;執行了8次，雙周期

所以總的時間為1+8+8*250+8*250*250*2+250*8*2+8*2=1006025µs

所以采用匯編編寫延時程序明顯比C語言准確的多，當然也不是完全正確，還是有很小的誤差，准確的延時應該用定時器來設計。

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二.LED二進制加法顯示

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 實驗名稱：    LED二進制加法顯示
 實驗時間：        2014/12/2
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#include <reg51.h>

void Delay(unsigned char x);

void main()
{
    unsigned char n = 0x00;
    while(1)
    {
        P0 = n;
        Delay(45);
        n++;
    }
}

void Delay(unsigned char x)
{
    unsigned char y,z;
    for(;x>0;x--)
        for(y=152;y>0;y--)
            for(z=35;z>0;z--);
}

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 三.LED流水燈設計

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實驗名稱：       流水燈實驗
實驗說明：       延時實現LED燈流水線效果
實驗時間：        2014/12/2
***************************************/

#include <reg51.h>
#include <intrins.h>

void Delay(unsigned char a);

void main()
{
    
    unsigned char x;
    x = 0x01;
    while(1)
    {
        P0 = x;
        Delay(45);
        x = _crol_(x,1);    //char型循環向左移
    }
}

void Delay(unsigned char a)
{
    unsigned b,c;
    for(;a>0;a--)
        for(b=76;b>0;b--)
            for(c=35;c>0;c--);
}

intrins.h頭文件內部函數描述：

_crol_ 字符循環左移

_cror_ 字符循環右移

_irol_ 整數循環左移

_iror_ 整數循環右移

_lrol_ 長整數循環左移

_lror_ 長整數循環右移

_nop_ 空操作 （相當於8051 NOP 指令）

_testbit_ 測試並清零位 （相當於8051 JBC 指令）

具體用法：

（1）循環移位用法如上代碼。

（2）_nop_ 空操作：

           P()=1;

         _nop_();

          P()=0;

功能：即空指令。什么都不做，但是占用一個指令的時間。

（3）_testbit_ 測試並清零位：

功能：產生一個JBC 指令，該函數測試一個位，當置位時返回1，否則返回0。如果該位置為1，則將該位復位為0。8051 的JBC 指令即用作此目的。

_testbit_只能用於可直接尋址的位； 在表達式中使用是不允許的。

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四.LED跑馬燈設計

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實 驗 名:     LED跑馬燈
實驗說明:     LED燈右移跑馬燈
*******************************************/    
  
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
  
void Delay(unsigned char a);
 
void main()
{
    unsigned char n = 0xFE;
    while(1)
    {    
        P0 = n;
        Delay(45);
        n = _crol_(n,1);
    }
}
 
void Delay(unsigned char a)
{
    unsigned char b,c;     
        for (;a>0;a--)
            for (b=152;b>0;b--)
                for (c=35;c>0;c--);
}           

 

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五.LED左右跑馬燈設計

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--------------------------------------------
實 驗 名:     LED跑馬燈
實驗說明:     LED燈左右跑馬燈
*******************************************/    

#include<reg51.h>
#include<intrins.h>

void Delay(unsigned char a);

void main()
{
    unsigned char n = 0xFE;
    unsigned char i = 0;
    unsigned char j = 0;
    while(1)
    {
        for(;i<7;i++)
        {
            P0 = n;
            Delay(45);
            n = _crol_(n,1);    
        }    

        for(;j<7;j++)
        {
            P0 = n;
            Delay(45);
            n = _cror_(n,1);
        }
    }
}

void Delay(unsigned char a)
{
    unsigned char b,c;
    for (;a>0;a--)
        for (b=152;b>0;b--)
            for (c=35;c>0;c--);
}           

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