用單片機實現(xiàn)流水燈的控制設計

用單片機實現(xiàn)流水燈的控制設計發(fā)布時間：2007-6-199:07:00

摘

要：本文介紹了一簡易流水燈的軟硬件設計過程，重點給出了其軟件編程的思想方法，以期給\o"IC展臺:單片機"單片機學習者以啟發(fā)。

關(guān)鍵字：\o"IC展臺:單片機"單片機；流水燈；編程

1.引言

當今時代是一個新技術(shù)層出不窮的時代，在電子領(lǐng)域尤其是自動化智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，正以前所未見的速度被\o"IC展臺:單片機"單片機智能控制系統(tǒng)所取代。單片機具有體積小、功能強、成本低、應用面廣等優(yōu)點，可以說，智能控制與\o"技術(shù)資料:自動控制"自動控制的核心就是單片機。目前，一個學習與應用單片機的高潮正在工廠、學校及企事業(yè)單位大規(guī)模地興起。學習單片機的最有效方法就是理論與實踐并重，本文筆者用\o"IC庫存:AT89C51"AT89C51單片機自制了一款簡易的流水燈，重點介紹了其軟件編程方法，以期給單片機初學者以啟發(fā)，更快地成為單片機領(lǐng)域的優(yōu)秀人才。

2.硬件組成

按照單片機系統(tǒng)擴展與系統(tǒng)配置狀況，單片機應用系統(tǒng)可分為最小系統(tǒng)、最小功耗系統(tǒng)及典型系統(tǒng)等。\o"IC庫存:AT89C51"AT89C51單片機是美國\o"IC庫存:ATMEL"ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能\o"IC庫存:CMOS"CMOS8位單片機，具有豐富的內(nèi)部資源：4kB閃存、128BRAM、32根I/O口線、2個16位\o"技術(shù)資料:定時"定時/計數(shù)器、5個向量兩級中斷結(jié)構(gòu)、2個全雙工的串行口，具有4.25～5.50V的電壓工作范圍和0～\o"IC庫存:24MHz"24MHz工作頻率，使用\o"IC庫存:AT89C51"AT89C51單片機時無須外擴存儲器。因此，本流水燈實際上就是一個帶有八個發(fā)光\o"IC展臺:二極管"二極管的單片機最小應用系統(tǒng)，即為由發(fā)光\o"IC展臺:二極管"二極管、晶振、復位、電源等電路和必要的軟件組成的單個單片機。其具體硬件組成如圖1所示。

圖1流水燈硬件原理圖

從原理圖中可以看出，如果要讓接在P1.0口的\o"IC庫存:LED1"\o"IC展臺:LED"LED1亮起來，那么只要把P1.0口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤?；相反，如果要接在P1.0口的\o"IC庫存:LED1"LED1熄滅，就要把P1.0口的電平變?yōu)楦唠娖?；同理，接在P1.1～P1.7口的\o"IC展臺:其他"其他7個LED的點亮和熄滅的方法同\o"IC庫存:LED1"LED1。因此，要實現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(fā)光\o"IC展臺:二極管"二極管LED1～\o"IC庫存:LED8"LED8依次點亮、熄滅，8只LED燈便會一亮一暗的做流水燈了。在此我們還應注意一點，由于人眼的視覺暫留效應以及單片機執(zhí)行每條指令的時間很短，我們在控制二極管亮滅的時候應該延時一段時間，否則我們就看不到“流水”效果了。

3.軟件編程

單片機的應用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，我們還不能看到流水燈循環(huán)點亮的現(xiàn)象，我們還需要告訴單片機怎么來進行工作，即編寫程序控制單片機管腳電平的高低變化，來實現(xiàn)\o"IC展臺:發(fā)光二極管"發(fā)光二極管的一亮一滅。軟件編程是單片機應用系統(tǒng)中的一個重要的組成部分，是單片機學習的重點和難點。下面我們以最簡單的流水燈控制功能即實現(xiàn)8個LED燈的循環(huán)點亮，來介紹實現(xiàn)流水燈控制的幾種軟件編程方法。

3.1位控法

這是一種比較笨但又最易理解的方法，采用順序程序結(jié)構(gòu)，用位指令控制P1口的每一個位輸出高低電平，從而來控制相應LED燈的亮滅。程序如下：

ORG

0000H

；單片機上電后從0000H地址執(zhí)行

AJMP

START

；跳轉(zhuǎn)到主程序存放地址處

ORG

0030H

；設置主程序開始地址

START：MOV

SP，#60H

；設置堆棧起始地址為60H

CLR

P1.0

；P1.0輸出低電平，使LED1點亮

ACALLDELAY

；調(diào)用延時子程序

\o"IC庫存:SETB"SETBP1.0

；P1.0輸出高電平，使LED1熄滅

CLRP1.1

；P1.1輸出低電平，使\o"IC庫存:LED2"LED2點亮

ACALLDELAY

；調(diào)用延時子程序

\o"IC庫存:SETB"SETBP1.1

；P1.1輸出高電平，使\o"IC庫存:LED2"LED2熄滅

CLRP1.2

；P1.2輸出低電平，使\o"IC庫存:LED3"LED3點亮

ACALLDELAY

；調(diào)用延時子程序

\o"IC庫存:SETB"SETBP1.2

；P1.2輸出高電平，使\o"IC庫存:LED3"LED3熄滅

CLRP1.3

；P1.3輸出低電平，使LED4點亮

ACALLDELAY

；調(diào)用延時子程序

SETBP1.3

；P1.3輸出高電平，使LED4熄滅

CLRP1.4

；P1.4輸出低電平，使LED5點亮

ACALLDELAY

；調(diào)用延時子程序

SETBP1.4

；P1.4輸出高電平，使LED5熄滅

CLRP1.5

；P1.5輸出低電平，使LED6點亮

ACALLDELAY

；調(diào)用延時子程序

SETBP1.5

；P1.5輸出高電平，使LED6熄滅

CLRP1.6

；P1.6輸出低電平，使LED7點亮

ACALLDELAY

；調(diào)用延時子程序

SETBP1.6

；P1.6輸出高電平，使LED7熄滅

CLRP1.7

；P1.7輸出低電平，使\o"IC庫存:LED8"LED8點亮

ACALLDELAY

；調(diào)用延時子程序

SETBP1.7

；P1.7輸出高電平，使\o"IC庫存:LED8"LED8熄滅

ACALLDELAY

；調(diào)用延時子程序

AJMP

START

；8個LED流了一遍后返回到標號START處再循環(huán)

DELAY：

；延時子程序

MOV

R0，#255；延時一段時間

D1：

MOV

R1，#255

DJNZ

R1，$

DJNZ

R0，D1

RET

；子程序返回

END

；程序結(jié)束

3.2循環(huán)移位法

在上個程序中我們是逐個控制P1端口的每個位來實現(xiàn)的，因此程序顯得有點復雜，下面我們利用循環(huán)移位指令，采用循環(huán)程序結(jié)構(gòu)進行編程。我們在程序一開始就給P1口送一個數(shù)，這個數(shù)本身就讓P1.0先低，\o"IC展臺:其他"其他位為高，然后延時一段時間，再讓這個數(shù)據(jù)向高位移動，然后再輸出至P1口，這樣就實現(xiàn)“流水”效果啦。由于8051系列單片機的指令中只有對累加器ACC中數(shù)據(jù)左移或右移的指令，因此實際編程中我們應把需移動的數(shù)據(jù)先放到ACC中，讓其移動，然后將ACC移動后的數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)送到P1口，這樣同樣可以實現(xiàn)“流水”效果。具體編程如下所示，程序結(jié)構(gòu)確實簡單了很多。

ORG

0000H

；單片機上電后從0000H地址執(zhí)行

AJMP

START

；跳轉(zhuǎn)到主程序存放地址處

ORG

0030H

；設置主程序開始地址

START：MOV

SP，#60H

；設置堆棧起始地址為60H

MOV

A，#0FEH

；ACC中先裝入LED1亮的數(shù)據(jù)（二進制的11111110）

MOVP1，A

；將ACC的數(shù)據(jù)送P1口

MOVR0，#7

；將數(shù)據(jù)再移動7次就完成一個8位流水過程

LOOP：

RL

A

；將ACC中的數(shù)據(jù)左移一位

MOV

P1，A

；把ACC移動過的數(shù)據(jù)送p1口顯示

ACALL

DELAY

；調(diào)用延時子程序

DJNZ

R0，LOOP

；沒有移動夠7次繼續(xù)移動

AJMP

START

；移動完7次后跳到開始重來，以達到循環(huán)流動效果

DELAY：

；延時子程序

MOV

R0，#255；延時一段時間

D1：

MOV

R1，#255

DJNZ

R1，$

DJNZ

R0，D1

RET

；子程序返回

END

；程序結(jié)束

3.3查表法

上面的兩個程序都是比較簡單的流水燈程序，“流水”花樣只能實現(xiàn)單一的“從左到右”流方式。運用查表法所編寫的流水燈程序，能夠?qū)崿F(xiàn)任意方式流水，而且流水花樣無限，只要更改流水花樣數(shù)據(jù)表的流水數(shù)據(jù)就可以隨意添加或改變流水花樣，真正實現(xiàn)隨心所欲的流水燈效果。我們首先把要顯示流水花樣的數(shù)據(jù)建在一個以TAB為標號的數(shù)據(jù)表中，然后通過查表指令“MOVCA，@A+DPTR”把數(shù)據(jù)取到累加器A中，然后再送到P1口進行顯示。具體源程序如下，TAB標號處的數(shù)據(jù)表可以根據(jù)實現(xiàn)效果的要求任意修改。

ORG

0000H

；單片機上電后從0000H地址執(zhí)行

AJMP

START

；跳轉(zhuǎn)到主程序存放地址處

ORG

0030H

；設置主程序開始地址

START：MOV

SP，#60H

；設置堆棧起始地址為60H

MOV

DPTR，#TAB

；流水花樣表首地址送DPTR

LOOP：

CLR

A

；累加器清零

MOVC

A，@A+DPTR

；取數(shù)據(jù)表中的值

CJNE

A，#0FFH，SHOW；檢查流水結(jié)束標志

AJMP

START

；所有花樣流完，則從頭開始重復流

SHOW：MOV

P1，A

；將數(shù)據(jù)送到P1口

ACALL

DELAY

；調(diào)用延時子程序

INC

DPTR

；取數(shù)據(jù)表指針指向下一數(shù)據(jù)

AJMP

LOOP

；繼續(xù)查表取數(shù)據(jù)

DELAY：

；延時子程序

MOV

R0，#255

；延時一段時間

D1：

MOV

R1，#255

DJNZ

R1，$

DJNZ

R0，D1

RET

；子程序返回意編寫

TAB：

；下面是流水花樣數(shù)據(jù)表，用戶可據(jù)要求意

DB

11111110B

；二進制表示的流水花樣數(shù)據(jù)，從低到高左移

DB

11111101B

DB

11111011B

DB

11110111B

DB

11101111B

DB

11011111B

DB

10111111B

DB

01111111B