單片機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED閃爍

1、單片機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)單片機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 在簡(jiǎn)單了解單片機(jī)原理的基礎(chǔ)上，我們就可以在簡(jiǎn)單了解單片機(jī)原理的基礎(chǔ)上，我們就可以試著編一些簡(jiǎn)單的程序，以便提高單片機(jī)系統(tǒng)的認(rèn)試著編一些簡(jiǎn)單的程序，以便提高單片機(jī)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)單片機(jī)的編程能力。本章以項(xiàng)目和任識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)單片機(jī)的編程能力。本章以項(xiàng)目和任務(wù)為內(nèi)容，由淺入深、循序漸進(jìn)，介紹單片機(jī)資源務(wù)為內(nèi)容，由淺入深、循序漸進(jìn)，介紹單片機(jī)資源的利用以及簡(jiǎn)單系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的思想，達(dá)到培養(yǎng)單的利用以及簡(jiǎn)單系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的思想，達(dá)到培養(yǎng)單片機(jī)程序設(shè)計(jì)能力目標(biāo)。另外，每一個(gè)項(xiàng)目的程序片機(jī)程序設(shè)計(jì)能力目標(biāo)。另外，每一個(gè)項(xiàng)目的程序可以在可以在KileKile軟件中編寫，也

2、可以通過軟件仿真和硬軟件中編寫，也可以通過軟件仿真和硬件仿真觀察程序運(yùn)行的結(jié)果。件仿真觀察程序運(yùn)行的結(jié)果。3.1 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED閃閃爍爍 單片機(jī)的單片機(jī)的I/OI/O口可以直接驅(qū)動(dòng)一些器件，通口可以直接驅(qū)動(dòng)一些器件，通過單片機(jī)運(yùn)行程序，達(dá)到單片機(jī)對(duì)一些器件的過單片機(jī)運(yùn)行程序，達(dá)到單片機(jī)對(duì)一些器件的控制?？刂?。LEDLED是一種常用的顯示器件，單片機(jī)的是一種常用的顯示器件，單片機(jī)的I/OI/O可以直接驅(qū)動(dòng)。本節(jié)任務(wù)是利用單片機(jī)的一可以直接驅(qū)動(dòng)。本節(jié)任務(wù)是利用單片機(jī)的一個(gè)個(gè)I/OI/O口驅(qū)動(dòng)口驅(qū)動(dòng)LEDLED電路，設(shè)計(jì)程序使其閃爍。在電路，設(shè)計(jì)程序使其閃爍。在了實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)P0.

3、0P0.0口驅(qū)動(dòng)負(fù)載特點(diǎn)基礎(chǔ)上掌握程序設(shè)口驅(qū)動(dòng)負(fù)載特點(diǎn)基礎(chǔ)上掌握程序設(shè)計(jì)一般方法，同時(shí)還要掌握單片機(jī)系統(tǒng)仿真、計(jì)一般方法，同時(shí)還要掌握單片機(jī)系統(tǒng)仿真、程序下載的一般過程。程序下載的一般過程。 3.1.1 電路原理電路原理 STC-89C51STC-89C51單片機(jī)的單片機(jī)的P0P0口采用為口采用為ODOD門輸出，高門輸出，高電平輸出時(shí)不存在拉出電流，但電平輸出時(shí)不存在拉出電流，但P0P0口輸出低電平口輸出低電平時(shí)，時(shí)，P0P0口灌入電流達(dá)到口灌入電流達(dá)到2020毫安，因此毫安，因此P0P0只具有較只具有較強(qiáng)的低電平驅(qū)動(dòng)能力。如果利用強(qiáng)的低電平驅(qū)動(dòng)能力。如果利用P0P0驅(qū)動(dòng)門電路以驅(qū)動(dòng)門電路以及

4、如及如LEDLED這樣的小功率負(fù)載，必須加上拉電阻，這樣的小功率負(fù)載，必須加上拉電阻，否則，即使編程讓否則，即使編程讓P0P0輸出高電平，但是實(shí)際只能輸出高電平，但是實(shí)際只能輸出低電平。輸出低電平。 圖圖3-1-13-1-1是單片機(jī)驅(qū)動(dòng)是單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LEDLED電路，圖中電路，圖中 P0.0 P0.0 端端口與電源之間接有一個(gè)電阻口與電源之間接有一個(gè)電阻R2R2，當(dāng)，當(dāng)P0.0P0.0口輸出低電口輸出低電平時(shí)，從電源正極出發(fā)經(jīng)過電阻的電流通過平時(shí)，從電源正極出發(fā)經(jīng)過電阻的電流通過P0.0P0.0口口進(jìn)入單片機(jī)，進(jìn)入單片機(jī)，LEDLED的正極為低電平，此時(shí)的正極為低電平，此時(shí)LEDLED不亮，不亮

5、，當(dāng)此時(shí)當(dāng)此時(shí)P0P0口輸出高電平時(shí)，經(jīng)過電阻的電流無法進(jìn)口輸出高電平時(shí)，經(jīng)過電阻的電流無法進(jìn)入入P0.0P0.0端口，只能通過端口，只能通過LEDLED，此時(shí)，此時(shí)LEDLED亮。這種亮。這種LEDLED驅(qū)驅(qū)動(dòng)方式為高電平有效方式。動(dòng)方式為高電平有效方式。P0.7P0.7驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)LEDLED采用的是低采用的是低電平有效方式，直接了利用了電平有效方式，直接了利用了P0P0口的低電平驅(qū)動(dòng)能口的低電平驅(qū)動(dòng)能力。當(dāng)力。當(dāng)P0.7P0.7端口輸出高電平時(shí)，端口輸出高電平時(shí)，LEDLED不亮，只有當(dāng)不亮，只有當(dāng)P0.7P0.7端口輸出低電平時(shí)，端口輸出低電平時(shí)，LEDLED才亮。才亮。 圖圖3-1-1

6、單片機(jī)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED電路原理電路原理3.1.2 程序設(shè)計(jì)與編譯程序設(shè)計(jì)與編譯一、程序設(shè)計(jì)一、程序設(shè)計(jì) 單片機(jī)內(nèi)部的單片機(jī)內(nèi)部的P0P3寄存寄存器都可以進(jìn)行位操器都可以進(jìn)行位操 作，作，P0P3對(duì)應(yīng)的端口即單對(duì)應(yīng)的端口即單片機(jī)的片機(jī)的32個(gè)個(gè)I/O口會(huì)輸出口會(huì)輸出P0P3的結(jié)果。本例實(shí)的結(jié)果。本例實(shí)現(xiàn)現(xiàn)LED閃爍，只要讓閃爍，只要讓P0.0電平周期性變化即電平周期性變化即可。程序流程見圖可。程序流程見圖3-1-2所示所示。圖圖3-1-2 LED閃閃爍程序流程爍程序流程 在在KielKiel程序設(shè)計(jì)軟件中，程序設(shè)計(jì)軟件中，P0.0P0.0口定義為口定義為P00P00，因此在利用因此在利用C

7、C語言程序設(shè)計(jì)時(shí)，要想讓語言程序設(shè)計(jì)時(shí)，要想讓P0.0P0.0為低電平，為低電平，只要編寫只要編寫P00 = 0P00 = 0一條語句即可。為了是程序簡(jiǎn)單一條語句即可。為了是程序簡(jiǎn)單明了，也可以利用明了，也可以利用sbitsbit LED1 = P00 LED1 = P00語句，讓語句，讓LED1LED1代替代替P00P00。本案例的程序清單如下：。本案例的程序清單如下：/*/#include /包含頭文件包含頭文件sbit LED1 = P00; / LED接接P0.0。在。在kell C51軟件中，軟件中， /定義定義P0.0為為sbit sbit LED2 = P07; void del

8、ay(unsigned char x) /延時(shí)函數(shù)延時(shí)函數(shù)unsigned char i,j;for(i = 0;i x;i+)for(j = 0;j 200;j+);void main(void) /主函數(shù)主函數(shù)while(1) /程序死循環(huán)程序死循環(huán) LED1 = 0; /P0.0輸出低電平，輸出低電平，LED1滅滅 delay(100); /調(diào)用延時(shí)函數(shù)，延時(shí)一段時(shí)間，約調(diào)用延時(shí)函數(shù)，延時(shí)一段時(shí)間，約0.3秒，秒，/不精確不精確 LED1 = 1; /P0.0輸出高電平，輸出高電平，LED1亮亮 delay(100); /*/二、程序說明二、程序說明 （1）因?yàn)槭褂玫膯纹瑱C(jī)芯片為）因?yàn)槭?/p>

9、用的單片機(jī)芯片為STC89C51，因此，因此程序包含程序包含reg51.h文件，文件，reg51.h文件定義了文件定義了51單片機(jī)單片機(jī)所有特殊功能寄存器的名稱定義和相對(duì)應(yīng)的地址值；所有特殊功能寄存器的名稱定義和相對(duì)應(yīng)的地址值； （2）單片機(jī)程序順序執(zhí)行程序，先執(zhí)行主函數(shù)，）單片機(jī)程序順序執(zhí)行程序，先執(zhí)行主函數(shù)，在主函數(shù)內(nèi)可以調(diào)用分函數(shù)，分函數(shù)可以調(diào)用分函在主函數(shù)內(nèi)可以調(diào)用分函數(shù)，分函數(shù)可以調(diào)用分函數(shù)，但分函數(shù)不能調(diào)用主函數(shù)，程序執(zhí)行一條命令數(shù)，但分函數(shù)不能調(diào)用主函數(shù)，程序執(zhí)行一條命令再執(zhí)行下一條，執(zhí)行完畢后返回到主函數(shù)入口進(jìn)行再執(zhí)行下一條，執(zhí)行完畢后返回到主函數(shù)入口進(jìn)行下次循環(huán)。延時(shí)的過程是

10、單片機(jī)執(zhí)行了一個(gè)下次循環(huán)。延時(shí)的過程是單片機(jī)執(zhí)行了一個(gè)delay（100）函數(shù)而浪費(fèi)一段時(shí)間。在執(zhí)行）函數(shù)而浪費(fèi)一段時(shí)間。在執(zhí)行delay（）的過（）的過程中，如果沒有中斷單片機(jī)只能忙這一件事，程中，如果沒有中斷單片機(jī)只能忙這一件事， 單片機(jī)在執(zhí)行此函數(shù)相關(guān)指令時(shí)浪費(fèi)和占用的時(shí)間單片機(jī)在執(zhí)行此函數(shù)相關(guān)指令時(shí)浪費(fèi)和占用的時(shí)間就是執(zhí)行延時(shí)函數(shù)獲得的時(shí)間，但利用就是執(zhí)行延時(shí)函數(shù)獲得的時(shí)間，但利用delay（）（）不不能得到精確的延時(shí)。延時(shí)函數(shù)還可以利用帶有形參能得到精確的延時(shí)。延時(shí)函數(shù)還可以利用帶有形參的函數(shù)實(shí)現(xiàn)，例如：的函數(shù)實(shí)現(xiàn)，例如：/*/void delay（unsigned int x）wh

11、ile (x)x-;/*/ （3）利用位定義命令讓）利用位定義命令讓LED等價(jià)于等價(jià)于P0.0，程序執(zhí)，程序執(zhí)行行LED1 = 1后，后，P0.0對(duì)以的單片機(jī)內(nèi)部位寄存器就對(duì)以的單片機(jī)內(nèi)部位寄存器就設(shè)置為高電平，設(shè)置為高電平，P0.0端口輸出高電平，單片機(jī)的所有端口輸出高電平，單片機(jī)的所有I/O口都可位位定義，也可以字節(jié)定義。口都可位位定義，也可以字節(jié)定義。 （4）單片機(jī)）單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)需要的語言程序設(shè)計(jì)需要的C語言關(guān)鍵字不語言關(guān)鍵字不多，并且在多，并且在keil C 中用到的關(guān)鍵字是獨(dú)有的，因此對(duì)中用到的關(guān)鍵字是獨(dú)有的，因此對(duì)于沒有學(xué)習(xí)過于沒有學(xué)習(xí)過C語言的人學(xué)習(xí)單片機(jī)語言的人學(xué)習(xí)單片

12、機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)困難并不是很大，重點(diǎn)掌握單片機(jī)困難并不是很大，重點(diǎn)掌握單片機(jī)C語言書寫格式和語言書寫格式和怎樣用怎樣用C語言控制單片機(jī)的硬件資源皆可；另外，在語言控制單片機(jī)的硬件資源皆可；另外，在編程時(shí)，還要有清晰的邏輯思維頭腦和認(rèn)真實(shí)踐，編程時(shí)，還要有清晰的邏輯思維頭腦和認(rèn)真實(shí)踐，由淺逐步深入學(xué)習(xí)，當(dāng)你堅(jiān)持到最后時(shí)，單片機(jī)由淺逐步深入學(xué)習(xí)，當(dāng)你堅(jiān)持到最后時(shí)，單片機(jī)C語語言程序設(shè)計(jì)會(huì)讓你感覺很簡(jiǎn)單。言程序設(shè)計(jì)會(huì)讓你感覺很簡(jiǎn)單。 （5）每個(gè)人在利用）每個(gè)人在利用C語言編寫單片機(jī)程序時(shí)都有自己語言編寫單片機(jī)程序時(shí)都有自己的風(fēng)格。一般情況下，函數(shù)的字符左行距為的風(fēng)格。一般情況下，函數(shù)的字

13、符左行距為0，其下每條，其下每條語句前留一個(gè)語句前留一個(gè)“tab”鍵空。算數(shù)邏輯符號(hào)的左右各留一個(gè)鍵空。算數(shù)邏輯符號(hào)的左右各留一個(gè)空格，關(guān)鍵語句要有中文或英文說明，每一個(gè)函數(shù)有時(shí)也空格，關(guān)鍵語句要有中文或英文說明，每一個(gè)函數(shù)有時(shí)也可以用可以用“/*.*/”上下隔開，這樣有助于提高程序的層上下隔開，這樣有助于提高程序的層次感和可讀性。次感和可讀性。三、程序編譯三、程序編譯 程程序設(shè)計(jì)采用第二章介紹的序設(shè)計(jì)采用第二章介紹的KielKiel軟件。針對(duì)本節(jié)軟件。針對(duì)本節(jié)例子，在電腦上運(yùn)行例子，在電腦上運(yùn)行KielKiel，首先新建一個(gè)項(xiàng)目，項(xiàng)，首先新建一個(gè)項(xiàng)目，項(xiàng)目使用的單片機(jī)為目使用的單片機(jī)為AT8

14、9C51AT89C51，這個(gè)項(xiàng)目暫且命名為，這個(gè)項(xiàng)目暫且命名為L(zhǎng)EDLED；然后新建一個(gè)文件，并保存為；然后新建一個(gè)文件，并保存為”LED.cLED.c”文件，文件，并添加到工程項(xiàng)目中。由于本案例程序比較簡(jiǎn)單，并添加到工程項(xiàng)目中。由于本案例程序比較簡(jiǎn)單，可以直接在可以直接在KeilKeil軟件界面中編寫，也可以先把程序軟件界面中編寫，也可以先把程序清單形成一個(gè)清單形成一個(gè)TXTTXT文件，然后剪切到文件，然后剪切到KeilKeil的程序編輯的程序編輯界面中。當(dāng)程序設(shè)計(jì)完成后，通過界面中。當(dāng)程序設(shè)計(jì)完成后，通過KielKiel編譯并創(chuàng)建編譯并創(chuàng)建LED.HEXLED.HEX目標(biāo)文件，見圖目標(biāo)文件

15、，見圖3-1-33-1-3所示。所示。 在在KeilKeil的應(yīng)用過程中，由于編譯過程成產(chǎn)生的應(yīng)用過程中，由于編譯過程成產(chǎn)生很多文件很多文件, ,因此新建一個(gè)項(xiàng)目需在一個(gè)目錄中建因此新建一個(gè)項(xiàng)目需在一個(gè)目錄中建立。立。KeilKeil軟件創(chuàng)建的軟件創(chuàng)建的HEXHEX文件可以下載到單片機(jī)文件可以下載到單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器中運(yùn)行，也可以被仿真軟件調(diào)用。的程序存儲(chǔ)器中運(yùn)行，也可以被仿真軟件調(diào)用。 圖圖3-1-3 Keil軟件目標(biāo)文件創(chuàng)建軟件目標(biāo)文件創(chuàng)建3.1.3 匯編語言嵌入?yún)R編語言嵌入 在使用在使用C語言所開發(fā)的項(xiàng)目中，有時(shí)需要寫一語言所開發(fā)的項(xiàng)目中，有時(shí)需要寫一些匯編語言的程序，以提高程序的精煉和

16、精確度。些匯編語言的程序，以提高程序的精煉和精確度。如本例中的如本例中的delay（）函數(shù)延時(shí)不夠精確，可以使（）函數(shù)延時(shí)不夠精確，可以使用匯編語言實(shí)現(xiàn)時(shí)間延遲，提高延時(shí)的精確程度。用匯編語言實(shí)現(xiàn)時(shí)間延遲，提高延時(shí)的精確程度。在一個(gè)項(xiàng)目中要加入?yún)R編語言程序時(shí)，有兩種方法，在一個(gè)項(xiàng)目中要加入?yún)R編語言程序時(shí)，有兩種方法，第一種方法是使用第一種方法是使用Inline assembly,也就是在程序中也就是在程序中直接加入?yún)R編語言碼，如以下的程序所示：直接加入?yún)R編語言碼，如以下的程序所示：/*延時(shí)函數(shù)延時(shí)函數(shù)*/ void delay100us() #pragra endasm more: mov R

17、3,#48 djnz R3,$ djnz R7,more #pragma endasm /*/ 在上面的程序中，直接加入?yún)R編語言碼時(shí)是使用在上面的程序中，直接加入?yún)R編語言碼時(shí)是使用編譯指令編譯指令#pragma asm 和和#pragma endasm。編譯指。編譯指令令#pragma asm 和和#pragma endasm 之間則加入您需之間則加入您需要的匯編語言代碼。這一段程序主要是實(shí)現(xiàn)要的匯編語言代碼。這一段程序主要是實(shí)現(xiàn)100微秒微秒時(shí)間延遲，使用匯編語言我們可以通過如表時(shí)間延遲，使用匯編語言我們可以通過如表3-1-1所所示的計(jì)算方法估計(jì)出延遲時(shí)間大約是示的計(jì)算方法估計(jì)出延遲時(shí)間大約

18、是0.1ms。最后還最后還有一條返回指令有一條返回指令ret，所以總共需要，所以總共需要100條指令，如果條指令，如果外接外接12MHz的石英晶體時(shí)，每執(zhí)行一條指令需要的石英晶體時(shí)，每執(zhí)行一條指令需要1s，所以執(zhí)行這一個(gè)子程序總共需要所以執(zhí)行這一個(gè)子程序總共需要100s,也就是也就是0.1s.但是這只是一個(gè)估計(jì)值，因?yàn)閳?zhí)行子程序時(shí)如果有但是這只是一個(gè)估計(jì)值，因?yàn)閳?zhí)行子程序時(shí)如果有中斷發(fā)生，就會(huì)造成執(zhí)行時(shí)間增加。中斷發(fā)生，就會(huì)造成執(zhí)行時(shí)間增加。執(zhí)行的指令執(zhí)行的指令 執(zhí)行次數(shù)執(zhí)行次數(shù) 指令執(zhí)行周指令執(zhí)行周期期 計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果 More:mov R3,#48 111djnz R3,$ 148 29

19、6djnz R7,more 122表表3-1-1 計(jì)算方法計(jì)算方法 第二種做法是將匯編語言的程序?qū)懺谝粋€(gè)文件中，第二種做法是將匯編語言的程序?qū)懺谝粋€(gè)文件中，然后再從主程序中調(diào)用這些使用匯編語言寫的子程序。然后再從主程序中調(diào)用這些使用匯編語言寫的子程序。 C語言主程序調(diào)用匯編語言子程序時(shí)，必須注意到，語言主程序調(diào)用匯編語言子程序時(shí)，必須注意到，累加器（累加器（accumulator）和寄存器給的內(nèi)容都必須自行）和寄存器給的內(nèi)容都必須自行維護(hù)，如果維護(hù)不當(dāng)，可能會(huì)造成不可預(yù)期的結(jié)果。一維護(hù)，如果維護(hù)不當(dāng)，可能會(huì)造成不可預(yù)期的結(jié)果。一般而言，可以在進(jìn)入?yún)R編語言程序之后，馬上將累加器般而言，可以在進(jìn)入?yún)R編語言程序之后，馬上將累加器A和寄存器和寄存器R0R7推入堆棧當(dāng)中，等到要離開匯編語推入堆棧當(dāng)中，等到要離開匯編語言程序之前再使用言程序之前再使用POP指令，將累加器指令，將累加器A和寄存器和寄存器R0R7從堆棧中取出，但是要特別注意，堆棧推入與取從堆棧中取出，但是要特別注意，堆棧推入與取出的順序是相反的，也就是先進(jìn)者后出，后進(jìn)者先出。出的順序是相反的，也就是先進(jìn)者后出，后進(jìn)者先出。 3.1.4 軟件仿真軟件仿真 在安裝過在安裝過ProteusProteus軟件的軟件的PCPC上運(yùn)行上運(yùn)行ISISISIS文件，即文件，即可進(jìn)入可進(jìn)入ProteusP