單片機(jī)流水燈設(shè)計(jì)方法

     這一課我們就結(jié)合at89sS51增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板、ISP編程器來(lái)手把手教你詳細(xì)學(xué)習(xí)單片機(jī)流水燈設(shè)計(jì)方法。購(gòu)買電路板聯(lián)系qq125739409

　

圖1：S51增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板

圖2： ISP編程器套件

　　S51增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板上有8個(gè)高亮度發(fā)光二極管（見圖1所示），可以用來(lái)做單片機(jī)流水燈、跑馬燈。。。等實(shí)驗(yàn)，電路原理圖見下圖3。

圖3單片機(jī)流水燈設(shè)計(jì)方法

　　從原理圖可以看出，如果我們想讓接在P1.0口的LED1亮起來(lái)，那么我們只要把P1.0口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤耍幌喾�，如果要接在P1.0口的LED1熄滅，就要把P1.0口的電平變?yōu)楦唠娖骄涂梢�；同理，接在P1.1～P1.7口的其他7個(gè)LED的點(diǎn)亮和熄滅方法方法同LED1。因此，要實(shí)現(xiàn)流水燈功能，我們只要將LED2～LED8依次點(diǎn)亮、熄滅，依始類推，8只LED變會(huì)一亮一暗的做流水燈了。

　　實(shí)現(xiàn)8個(gè)LED流水燈程序用中文表示為：P1.0低、延時(shí)、P1.0高、P1.1低、延時(shí)、P1.1高、P1.2低、延時(shí)、P1.2高、P1.3低、延時(shí)、P1.3高、P1.4低、延時(shí)、P1.4高、P1.5低、延時(shí)、P1.5高、P1.6低、延時(shí)、P1.6高、P1.7低、延時(shí)、P1.7高、返回到開始、程序結(jié)束。

　　從上面中文表示看來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)流水燈很簡(jiǎn)單，但是我們不能說P1.0你變低，它就變低了。因?yàn)閱纹瑱C(jī)聽不懂我們的漢語(yǔ)的，只能接受二進(jìn)制的“1、0......”機(jī)器代碼。我們又怎樣來(lái)使單片機(jī)按我們的意思去工作呢？為了讓單片機(jī)工作，只能將程序?qū)憺槎�進(jìn)制代碼交給其執(zhí)行；早期單片機(jī)開發(fā)人員就是使用人工編寫的二進(jìn)制代碼交給單片機(jī)去工作的。今天，我們不必用煩人的二進(jìn)制去編寫程序，完全可以將我們?nèi)菀桌斫獾?ldquo;程序語(yǔ)言”通過“翻譯”軟件“翻譯”成單片機(jī)所需的二進(jìn)制代碼，然后交給單片機(jī)去執(zhí)行。這里的“程序語(yǔ)言”目前主要有匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言兩種；在這里我們所說的“翻譯”軟件，同行們都叫它為“編譯器”，將“程序語(yǔ)言”通過編譯器產(chǎn)生單片機(jī)的二進(jìn)制代碼的過程叫編譯。前面說到，要想使LED1變亮，只需將對(duì)應(yīng)的單片機(jī)引腳電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤恕，F(xiàn)在讓我們將上面提到的8只LED流水燈實(shí)驗(yàn)寫為匯編語(yǔ)言程序。

　　在上面主程序中用到了五條匯編語(yǔ)言指令：CLR、ACALL、SETB、LJMP、END。

　　CLR： 是將其后面指定的位清為0，程序中使對(duì)應(yīng)端口輸出低電平
　　ACALL：是子程序調(diào)用指令，程序中調(diào)用了DELAY延時(shí)子程序
　　SETB：是將其后面指定的位置成1，程序中使對(duì)應(yīng)端口輸出高電平
　　AJMP：是無(wú)條件跳轉(zhuǎn)指令，意思是：跳轉(zhuǎn)到指定的標(biāo)號(hào)處繼續(xù)運(yùn)行
　　END： 是程序結(jié)束的偽指令，意思是告訴編譯器，程序到此結(jié)束。偽指令只告訴編譯器此程序到此有何要求或條件，它不參與和影響程序的執(zhí)行。

　　在上面源程序中"ACALL　 DELAY"指令的作用是調(diào)用DELAY延時(shí)子程序。為什么要使用這指令呢？如果不用該指令能夠?qū)崿F(xiàn)"流水"效果嗎？答案是肯定的，一定要用該指令才能看到我們需要的"流水"效果。如果不用該指令，則由于8個(gè)LED發(fā)光與熄滅的時(shí)間都很短，我們?nèi)庋蹮o(wú)法看到LED的熄滅與點(diǎn)亮，憑我們?nèi)庋劭吹降氖荓ED1～LED8都同時(shí)亮（半亮），而看不到“流水”效果的！注：初學(xué)者可以將上面源程序中所有"ACALL　 DELAY"指令行刪除后再編譯后燒寫到單片機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證一下。

　　產(chǎn)生這種現(xiàn)象主要是因?yàn)閱纹瑱C(jī)執(zhí)行每條指令的時(shí)間很短，我們知道實(shí)驗(yàn)板上單片機(jī)的時(shí)鐘高達(dá)11.0592MHz，在這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)（即晶體振蕩信號(hào)）下，一個(gè)“機(jī)器周期”僅大約1.08uS(微秒)。本程序中我們用到的SETB P.x和CLR P.x均屬于單周期指令，也就是說，執(zhí)行一句 SETB P.x 用時(shí)僅1.08uS(微秒)，CLR P.x 也是1.08uS(微秒)；也就是點(diǎn)亮和熄滅時(shí)間都為1.08uS(微秒)，在如此高速的流水速度下，8個(gè)LED發(fā)光與熄滅的時(shí)間都很短，當(dāng)然憑我們的肉眼看不到“流水”效果了！

　　這里需要說明的是，按匯編語(yǔ)法要求，所編制的程序（下稱源程序）之格式和書寫要求必須依下列原則：
　　1、源程序必須為純文本格式文件，如用Windows“附件”中的“記事本”編寫的文本文件或用UltraEdit文本編輯器編輯；
　　2、源程序的擴(kuò)展名應(yīng)是 *.ASM；
　　3、一行只能寫一條語(yǔ)句，以回車作為本句的結(jié)束，每一語(yǔ)句行長(zhǎng)度應(yīng)少于80個(gè)字符（即40個(gè)漢字）。
　　4、每行的格式應(yīng)為：標(biāo)號(hào)： 命令 參數(shù) ；注釋 。即一行由四部份組成，各部份的順序不能搞錯(cuò)，依實(shí)際要求可以缺省其中的一部份或幾部份，甚至全部省去，即空白行。需要使用標(biāo)號(hào)時(shí)標(biāo)號(hào)后面必須有“：”（冒號(hào)），而命令語(yǔ)句和參數(shù)之間必須用空格分開，如果命令有多個(gè)參數(shù)，則參數(shù)與參數(shù)之間必須用“，”（逗號(hào)）分開，需要注釋時(shí)注釋前必須用“；”（分號(hào)），“；”后面的語(yǔ)句可以寫任何字符，包括漢字用于解釋前面的匯編語(yǔ)句，它將不參與匯編，不生成代碼。由于匯編程序?qū)ξ覀冞�不直觀，所以在編寫源程序時(shí)，應(yīng)當(dāng)養(yǎng)成多寫注釋的習(xí)慣，這樣有助于今后源程序的閱讀和維護(hù)。

　　標(biāo)號(hào)是標(biāo)志程序中某一行的符號(hào)名，編譯后標(biāo)號(hào)的數(shù)值就是標(biāo)號(hào)所在行代碼的地址。在宏匯編ASM51中標(biāo)號(hào)的長(zhǎng)度不受限制，但標(biāo)號(hào)中不能包含‘：'或其它的一些特殊符號(hào)，也不能用漢字，可以用數(shù)字作標(biāo)號(hào)，但必須用字母開頭。當(dāng)標(biāo)號(hào)作參數(shù)用（如標(biāo)號(hào)作轉(zhuǎn)移地址），在命令后面出現(xiàn)時(shí)，必須舍去‘：'（如上面程序中的 AJMP START中的START是不能再有：）。每行只能有一個(gè)標(biāo)號(hào)，一個(gè)標(biāo)號(hào)只能用在一處，如果有兩行用了同一個(gè)標(biāo)號(hào)，則匯編時(shí)就會(huì)出錯(cuò)。由于標(biāo)號(hào)的長(zhǎng)度沒有限制，可以用有意義的英文或漢語(yǔ)拼音來(lái)說明行，使源程序讀起來(lái)更方便。在源程序中的字母不區(qū)分大小寫，也就是說 start 和 START 是一樣的，請(qǐng)不要用大小寫方式去區(qū)分不同的標(biāo)號(hào)。

　　好啦！我們知道了匯編語(yǔ)言程序的規(guī)則，現(xiàn)在就動(dòng)手編輯源程序吧。馬上啟動(dòng)Keil單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境，建立新工程liu01.UV2，將上面的源程序liu01.asm導(dǎo)入到工程中，設(shè)置好Keil工程的編譯參數(shù)，編譯得到HEX格式的目標(biāo)文件liu01.hex，用 ISP編程器 將目標(biāo)文件liu01.hex燒寫到AT89S51單片機(jī)中，接下來(lái)就是將燒寫好的AT89S51從編程器上取下，放到“ S51增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板 ”上通電，我們就看到了LED1～LED8的"流水"效果了。

圖4： ISP編程器燒寫目標(biāo)文件liu01.hex

　　到此，我們做的流水燈已成功，工作原理也清楚啦，若你完全掌握了上面程序，那么你就可以將“流水燈”的流向改變一下，可以將從"左向右流"改為從"右向左流"，也可以改為"兩邊向內(nèi)流"、"內(nèi)部向外流"......，我想你一定能用前面學(xué)到的方法實(shí)現(xiàn)這些功能。可能有些高手說，前面的編程方法是最最笨的！不錯(cuò)！但初學(xué)單片機(jī)初期可以不必講究語(yǔ)言的簡(jiǎn)練，只要能實(shí)現(xiàn)預(yù)先要求就好，最主要的是學(xué)好基本指令（111條）的用法，清楚各個(gè)指令的功能，這是初學(xué)者要知道的。那么還有更好的編程思路嗎？當(dāng)然有！請(qǐng)跟隨站長(zhǎng)繼續(xù)學(xué)習(xí)下面的內(nèi)容。

　　在前面學(xué)習(xí)的程序中我們讓LED流水是去逐個(gè)控制P1端口的每個(gè)位來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此程序顯得有點(diǎn)復(fù)雜，下面我們就采用新的思路來(lái)編程。新的編程思路如下：我們?cè)诔绦蛞婚_始就給P1口送一個(gè)數(shù)，這個(gè)數(shù)本身就讓P1.0先低，其他位為高，然后讓這個(gè)數(shù)據(jù)向高位移動(dòng)不就實(shí)現(xiàn)“流水”效果啦？的確如此！8051指令中沒有讓P1數(shù)據(jù)移動(dòng)的指令，但有對(duì)累加器ACC中數(shù)據(jù)左移或右移的指令，ACC在指令中常寫為A，累加器A數(shù)據(jù)左移指令為"RL　A"，累加器數(shù)據(jù)右移指令為"RR　A"，累加器在數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理過程中作用十分重要，累加器ACC為8位。他可與片內(nèi)所有單字節(jié)寄存器交換數(shù)據(jù)，實(shí)際上P1和其他端口在單片機(jī)中也是一個(gè)寄存器。這樣我們可以將需移動(dòng)的數(shù)據(jù)先放到ACC中，讓其移動(dòng)，然后將ACC移動(dòng)后的數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)送到P1口，這樣同樣可以實(shí)現(xiàn)“流水”效果。下面程序就是采用新的編程思路源程序liu02.asm。

　　接下來(lái)，我們將上述程序編譯，并燒寫到實(shí)驗(yàn)芯片中，放到實(shí)驗(yàn)板上可以看到程序的"流水"效果是一樣的，但源程序看起來(lái)更加簡(jiǎn)潔，直觀。其實(shí)8051單片機(jī)有111條指令，有的指令常用，有的指令不常用，只要遵守語(yǔ)法規(guī)則，你可以用這些指令“組合”成你想象到的任何程序。當(dāng)然，有時(shí)一條指令可以替代很多條指令，這樣會(huì)使程序簡(jiǎn)潔，程序代碼減少，在編寫較大程序時(shí)可以讓程序存儲(chǔ)器放得下你需要的代碼，這也是單片機(jī)高手所追求的“程序簡(jiǎn)潔高效”。當(dāng)然，初學(xué)者不必刻意去追求程序的簡(jiǎn)潔高效，主要是要全面地掌握各種指令的應(yīng)用，只要你對(duì)基本指令都熟悉了，那么你也就可以編出簡(jiǎn)潔高效的程序了，不過這編程“內(nèi)功”是需要你勤學(xué)苦練，日積月累的練習(xí)、實(shí)驗(yàn)才能達(dá)到的哦！馬上拿起你的實(shí)驗(yàn)板，現(xiàn)在就開始動(dòng)手吧：）

　　上面我們學(xué)習(xí)的兩個(gè)程序都是比較簡(jiǎn)單的流水燈程序，"流水"花樣只能實(shí)現(xiàn)單一的"從左到右"流方式。下面介紹一個(gè)實(shí)用的流水燈程序，程序能夠?qū)崿F(xiàn)任意方式流水，而且流水花樣無(wú)限，只要更改流水花樣數(shù)據(jù)表的流水?dāng)?shù)據(jù)就可以隨意添加或改變流水花樣，真正實(shí)現(xiàn)隨心所欲的流水。只要將下面的程序稍稍修改一下，通過S51增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板的擴(kuò)展接口連接到霓虹燈高壓驅(qū)動(dòng)接口板就可以驅(qū)動(dòng)真正的霓虹燈了。