LED燈閃爍實(shí)驗(yàn)總結(jié)

1、課程名稱：Zigbee技術(shù)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：LED燈閃爍實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師： 專業(yè)班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 成績(jī)： 1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）學(xué)習(xí)單片機(jī)10 口配置與驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)指示燈LED1閃爍，頻率為1Hz;（2）通過模塊化編程，養(yǎng)成良好編程習(xí)慣。2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備（1）CC253C核心板一塊；（2）傳感器底板一個(gè)；（3）仿真器一個(gè)；（4）方口 USB線一根；3. 實(shí)驗(yàn)原理3.1硬件設(shè)計(jì)原理本實(shí)驗(yàn)的原理如圖1-1所示。其中，LED1和LED3都串聯(lián)一個(gè)R273和R275限流電阻，然后連接到CC2530勺P1 口的P1_1和P1_0管腳上。當(dāng)P1_1為低電平時(shí)，LED1上有電流流過，LED1被點(diǎn)亮，反之熄滅。33

2、VLED1T片gS P11LED34T0R圖 1-1 LED 燈原理圖限流電阻R的計(jì)算：圖中R273和R275限流電阻，其計(jì)算公式如下：R= （U UF）/ID（1-1）式中，U為電路供電電壓，UF為L(zhǎng)ED正向壓降，ID為L(zhǎng)ED的工作電流。對(duì)于普通LED發(fā)光二極管， 其正向壓降：黃色為1.4V、紅色為1.6V、藍(lán)/白色為2.5V;點(diǎn)亮工作電流為3-20mA。由圖1-1可知，電路供電電壓為U=3.3V，LED1選擇為黃色發(fā)光二極管（壓降是 1.4V），帶入（1-1） 式可得R的取值范圍是95-633Q，電阻只要在此范圍內(nèi)即可，一般選擇了 470Q的常用電阻。從圖1-1可以看出，如果要讓LED1發(fā)

3、光，需要設(shè)置CC253C對(duì)應(yīng)的I/O 口將LED電平拉低。本實(shí)驗(yàn)我們只點(diǎn)亮LED1指示燈，所以只要設(shè)置LED1為低電平即可，所以只要我們知道LED1與CC2530哪個(gè)管腳相連就可以進(jìn)行編程。隨著這個(gè)思路我們?cè)谠韴D中找到LED1與CC2530芯片的P1_1管腳連接，將P1_1管腳拉低LED1即被點(diǎn)亮。3.2 程序設(shè)計(jì)原理（ 1 ）主程序分析本實(shí)驗(yàn)的程序流程如圖1-2所示，其重點(diǎn)IO 口的配置。如果以1Hz的頻率點(diǎn)亮LED1閃爍，貝嚅要 配置P1_1為輸出，然后在P1_1輸出1Hz的脈沖信號(hào)。開始圖1-2程序邏輯流程圖（2） 10端口配置P1 口通過特殊功能寄存器 P1SEL （ P1 口功能選

4、擇寄存器）和P1DIR （ P1 口方向寄存器）進(jìn)行配置，其定義如下P1SEL（ P1功能選擇寄存器，P0SEL同理）：位號(hào)碼名稱復(fù)位R/W描述7:0SELP1_7:00x00R/WP1.7到P0.0功能選擇0： 通用1 / 01:外設(shè)功能P1DIR（ P1方向寄存器，P0DIR同理）：位號(hào)碼名稱復(fù)位R/W描述7:0SELP1_7:00x00R/WP1.7到P1.0的I/O 方向0：輸入1：輸出特殊功能寄存器的配置方法：通過位操作實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊功能寄存器的配置?！纠?，如果需要對(duì)P1SEL的第3位設(shè)置為1,則可用P1SEL |= 0x08 （二進(jìn)制表示為：0000 1000來(lái)實(shí)現(xiàn)；如果需要對(duì)P1S

5、EL的第3位設(shè)置為0,則可用P1SEL &= 0xF7來(lái)實(shí)現(xiàn)。】（3）延時(shí)子程序設(shè)計(jì)延時(shí)函數(shù)原型如下，在16M Hz主時(shí)鐘頻率下，參數(shù)time的值表示延時(shí)了多少ms。（本例使用的 cc253（單片機(jī)上電默認(rèn)使用內(nèi)部RC振蕩器產(chǎn)生系統(tǒng)主時(shí)鐘，內(nèi)部主時(shí)鐘 RC振蕩器頻率為16M Hz）void Delay_m$ un sig nedint time）unsigned int i, j;for（i=0; i<time; i+）for（j= 0; j<50Q j+）;以上C語(yǔ)言代碼由IAR編譯生成的匯編代碼如圖1-3所示。結(jié)合C語(yǔ)言的延時(shí)函數(shù)和從匯編指令我們可以看到寄存器R0/R1

6、保存變量j的值，R2/R3保存參數(shù)time的值，R4/R5保存變量啲值。根據(jù)cc253（數(shù)據(jù)手冊(cè)和用戶指南上對(duì)8051內(nèi)核的介紹，cc253（內(nèi)核為兼容標(biāo)準(zhǔn)8051的單周期內(nèi)核， 大多數(shù)單字節(jié)指令在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)都能執(zhí)行完成。下面我們結(jié)合圖1-3中的匯編指令詳細(xì)分析一下延時(shí)時(shí)間的具體計(jì)算方法。此處我們忽略入棧代碼 段的時(shí)間消耗。地址00006B-00006F將參與比較計(jì)算的寄存器 R4/R5清零，然后跳轉(zhuǎn)至00008A執(zhí)行。地址00008A-00008F R4/R5（變量i）與R2/R3（參數(shù)time）進(jìn)行減法運(yùn)算，如果兩次都沒沒有產(chǎn)生借位， 即CY=0。則說明R4/R5累加到了 time指定

7、的次數(shù)，程序執(zhí)行到“ JNC 0x0097' PC指針將調(diào)轉(zhuǎn)到地址 00009拠出延時(shí)循環(huán)，否則循序向下執(zhí)行。地址000091-000095對(duì)R0/R1清零，將PC指針跳轉(zhuǎn)到地址000079執(zhí)行地址00079-000080清除借位寄存器值后將R0/R1與字面量500進(jìn)行減法運(yùn)算，然后判斷借位寄存 器CY的值，如果CY=0則循序執(zhí)行地址000082處指令，否則PC指針跳轉(zhuǎn)到地址00007處執(zhí)行地址000071-000078將R0/R1中保存的變量做自加1操作。地址000082-000089將R4/R5中保存的變量做自加1操作。DisasserrnlyXRegister農(nóng)to-ocoCod

8、c節(jié)DisassemUyf ot(i = 0- it time；i+)I)ela7_n5'©R4.#OxOOUJUUbP7DOUOD006F8019ftT(7 - 0 ;000071ES0D0C722401000074F0000075E90JQQ76340JO07S F?i or(j- 0;OOOC7B94F4DD007BE9U0U07E叭0100009040EFomn?q D007A E011017 Rb.JFUxOUSJMP 3xOOSA3<&oa：卄+)；MOV A POADD A.#0x01MOV RO. AMOV A.El 韻兀i匚山”卩血。MOV R

9、1.Aj<EOO； j+);CLP 匚KOV b”ROSUBB A0zF4 ttOV A,R1 SUBB A. JfUEOl JC JxDO?l time; in)3A-OxUC-(JU-1-02 -D3 -04&-5D«01- 703B-0x00-BR00-BRID BR2=U-ER3=0-ER4=0CRC-0- 01- ER7=0二Ipse=nxnr003082ECODOOB32401Q?0C35FC000036ED00003734ao000063FD:i or (i = 0C303008BEC0D0C3C9A0D0D8DED03008E3B03000F50OGf

10、or(i = 0; i cMOVADDAOxOlMOVR4 , AMOV葺茁ADDCji,fasooMOVRS, Atime; UM-for(j=Q;03Q0917800QUO。咒 79 0003009580E2CLRM073U3BMOTSUBBJH匚 j<500;j*):MOVMOVSJMPR0 0x00 Sl.tfOxOQ030C9'7L=dl_ 2.丄讓ac 39LJMP?BKET_FFna in0000911200 54LCALLledl_Imt . :?rel*vF=0U=0L OV=0l RS0=0-RSI=ok FO=uk AC=0L CY-0RO-QicOQR1=

11、OsrQlR2=0kF4R3=OkOIE4=0x00=OzOO=OkOOR7=OkOOSF=UxCSGFP=SPX=DPTH-OOOED7CDANZ=OkOOPC=OkOOGE圖1-3延時(shí)函數(shù)匯編代碼由以上分析可知，地址000091-000095 000071-00008段是C語(yǔ)言代碼for(j=0; j<50Q j+)的匯編 指令。每次循環(huán)，地址00091-00009段指令執(zhí)行1次，地址000071-00008段指令執(zhí)行500次。查詢80C51 匯編指令集得到一次for(j=0; j<50Q j+)循環(huán)CC253C需要執(zhí)行(6+13*500)個(gè)指令周期。在上文中我們查詢CC253

12、C數(shù)據(jù)手冊(cè)和用戶手冊(cè)得知CC2530處理大多數(shù)單字節(jié)指令只需要一個(gè)機(jī)器周期。假設(shè)所有指令都在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)執(zhí)行完成。 CC253C執(zhí)行一次for(j = 0; j<50Q j+)循環(huán)最少需 要(6+13*500)個(gè)機(jī)器周期。單片機(jī)一個(gè)機(jī)器周期等于一個(gè)時(shí)鐘周期，CC253C一個(gè)時(shí)鐘周期為1/16M， 所以該次循環(huán)最少用時(shí)約400us假設(shè)雙字節(jié)指令需要的機(jī)器周期與標(biāo)準(zhǔn) 8051相同。CC2530執(zhí)行一次for(j=0; j<50Q j+)循環(huán)最 多需要6*12+9*500+3*12*500個(gè)機(jī)器周期。同理該次循環(huán)最多用時(shí)約 1400us由于TI沒有開源CC2530對(duì)匯編的取址和譯碼操作

13、。所以這里我們不能明確CC253C指令每一個(gè)匯編 指令的用時(shí)。只能粗略估算。上述代碼中循環(huán)的500次是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，也可以借助示波器將1ms的延時(shí) 次數(shù)計(jì)算出來(lái)。4. 實(shí)驗(yàn)步驟步驟一：編寫LED燈閃爍程序，編譯無(wú)誤。步驟二：將CC2530莫塊(CC2530核心板與傳感器底板，以后簡(jiǎn)稱 CC2530莫塊)與仿真器連接， 仿真器用USE連接線與電腦進(jìn)行連接。步驟三：點(diǎn)擊IAR軟件中的Download and Debug按鈕進(jìn)行編譯下載。步驟四：然后單擊調(diào)試工具欄中的GO按鈕。步驟五：此時(shí)LED1指示燈閃爍，貝U成功；否則返回步驟一，直至調(diào)試成功。5. 實(shí)驗(yàn)部分參考代碼main函數(shù)文件：t* fnma

14、i n* brief The main fun cti on.* param None* return None*void mai n(void)/* LED1 初始化 */Led1n it ();while(1)/* 開 LED1 */LED1_ON ();/*延時(shí)約500ms */Delay_ms (500);/* 關(guān) LED1 */LED1_OFF ();/*延時(shí)約500ms */Delay_ms (500);lec頭文件:#ifndef _LED_H#defi ne_LED_H#i nclude <ioCC2530.h>#defi neLED1 P1_1/*宏定義開LED1

15、 */#defi neLED1_ON() LED1 = 0/*宏定義關(guān)LED1 */#defi neLED1_OFF() LED1 = 1/*函數(shù)聲明部分 */extern void Led1_ In it (void);exter n void Delay(u nsig ned int time);#en dif/ _LED_HLed燈控制文件:#i nclude <ioCC2530.h>#i nclude "led.h"/* fnLed1nit* briefLED1 in itializati on.* paramNone* returnNone*/void

16、Led1ni t (void)/*配置寄存器將 P1_1配置成普通I/O 口 */P1SEL &=0x02;/*配置寄存器將P1_1配置成輸出模式*/P1DIR |=0x02;LED1 =1;/* fnDelay_ms* brief This is a delay fun cti on.* param(in )time - Delay time* returnNone*/voidDelay_ms(u nsig ned int time)un sig ned int i, j;for (i = 0; i<time; i+)for(j= 0; j<500;j+);6. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果LED1指示燈閃爍一次，頻率是1Hz7. 附錄：時(shí)鐘周期知識(shí)擴(kuò)展8051 CPU 簡(jiǎn)介8051更快:增強(qiáng)型8051內(nèi)核使用標(biāo)準(zhǔn)的8051指令集。因?yàn)橐韵略蛑噶顖?zhí)行比標(biāo)準(zhǔn)的每個(gè)指令周期是一個(gè)時(shí)鐘，而標(biāo)準(zhǔn)的8051每個(gè)指令周期是12個(gè)時(shí)鐘消除了總線狀態(tài)的浪費(fèi)因?yàn)橐粋€(gè)指令周期與可能的內(nèi)存存取是一致的，大多數(shù)單字節(jié)指令在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行。除了 速度提高之外，增強(qiáng)型 8051 內(nèi)核還包括結(jié)構(gòu)上的改善：第二個(gè)數(shù)據(jù)指針一個(gè)擴(kuò)展的 18 源中斷單元8051 內(nèi)核的對(duì)象代碼兼容業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的 8051 微控制