[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

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实验名称：       交替闪烁8个LED灯,时间间隔1s
实验时间：       2014年12月2日
******************************************************/
    
#include <reg51.h>

void delay(unsigned char a);

void main()
{
    while(1)
    {
        /*根据原理图，P0置高电平灯亮*/
        P0 = 0x00;
        delay(45);
        
        /*根据原理图，P0置低电平灯灭*/
        P0 = 0xFF;
        delay(45);    
    }
}

/*延时1s，有误差。计算公式大约可以用((((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--);
    
}

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：

1. 端口P0编号不能用小写。P字母必须大写。
2. 给P0赋值时，虽然赋的是16进制的值，但是不能在后面加H。
3. 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。

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* 实 验 名         : LED闪烁的简单试验
* 实验说明       : 得到8盏LED交替亮灭的实验效果
*******************************************************************************/
    
    ORG     0000H        ;程序从此地址开始运行
    LJMP     MAIN        ;跳转到 MAIN 程序处

    ORG     030H        ;MAIN 从030H处开始
MAIN:    
      MOV     P0 ,#00H    ;P0为低电平 LED 灯亮
    ACALL     DELAY        ;调用延时子程序
    MOV     P0 ,#0FFH
    ACALL     DELAY
    AJMP     MAIN        ;跳转到主程序处

DELAY:    
    MOV     R5,#08H       ;将立即数传给寄存器R5
F3:    
    MOV     R6,#0FAH
F2:    
    MOV     R7,#0FAH
F1:    
    DJNZ     R7,F1           ;若为0程序向下执行，若不为0程序跳转到
    DJNZ     R6,F2
    DJNZ     R5,F3
    RET

    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。

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二.LED二进制加法显示

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 实验名称：    LED二进制加法显示
 实验时间：        2014/12/2
*********************************/

#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流水灯设计

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---------------------------------------
实验名称：       流水灯实验
实验说明：       延时实现LED灯流水线效果
实验时间：        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型循环向左移
    }
}

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头文件内部函数描述：

_crol_ 字符循环左移

_cror_ 字符循环右移

_irol_ 整数循环左移

_iror_ 整数循环右移

_lrol_ 长整数循环左移

_lror_ 长整数循环右移

_nop_ 空操作 （相当于8051 NOP 指令）

_testbit_ 测试并清零位 （相当于8051 JBC 指令）

具体用法：

（1）循环移位用法如上代码。

（2）_nop_ 空操作：

           P()=1;

         _nop_();

          P()=0;

功能：即空指令。什么都不做，但是占用一个指令的时间。

（3）_testbit_ 测试并清零位：

功能：产生一个JBC 指令，该函数测试一个位，当置位时返回1，否则返回0。如果该位置为1，则将该位复位为0。8051 的JBC 指令即用作此目的。

_testbit_只能用于可直接寻址的位；在表达式中使用是不允许的。

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四.LED跑马灯设计

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实 验 名:     LED跑马灯
实验说明:     LED灯右移跑马灯
*******************************************/    
  
#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左右跑马灯设计

/*******************************************
--------------------------------------------
实 验 名:     LED跑马灯
实验说明:     LED灯左右跑马灯
*******************************************/    

#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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