手把手教你單片機流水燈實驗

手把手教你單片機流水燈實驗（詳解）每當夜幕降臨，我們可以看到大街各式各樣廣告牌上漂亮的霓虹燈，看起來令人賞心悅目，為夜幕中的城市增添了不少亮麗色彩。其實這些霓虹燈的工作原理和單片機流水燈是一樣的，只不過霓虹燈的花樣更多，看起來更漂亮一些。這一課我們就結合S51增強型單片機實驗板、ISP編程器來手把手教你詳細學習單片機的流水燈實驗。首先介紹實驗的硬件設備：S51增強型單片機實驗板＋ISP編程器圖1：S51增強型單片機實驗板圖2：ISP編程器套件S51增強型單片機實驗板上有8個高亮度發(fā)光二極管（見圖1所示），可以用來做單片機流水燈、跑馬燈。。。等實驗，電路原理圖見下圖3。圖3從原理圖可以看出，如我果們想讓接在P1.0口的LED1亮起來，那么我們只電平變?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LED的點亮和熄滅方法方法同LED1。因此，要把P1.0口的要實現(xiàn)流水燈功能，我們只要將LED2～LED8依次點亮、熄滅，依始類推，8只LED變會一亮一暗的做流水燈了。實現(xiàn)8個LED流水燈程序用中文表示為：P1.0低、延時、P1.0高、P1.1低、延時、P1.1高、P1.2低、延時、P1.2高、P1.3低、延時、P1.3高、P1.4低、延時、P1.4高、P1.5低、延時、P1.5高、P1.6低、延時、P1.6高、P1.7低、延時、P1.7高、返回到開始、程序結束。從上面中文表示看來實因為單片機聽不懂我們的漢語的，只能接受二進制的“1、0......”機器代碼。我們又怎樣來按我們的意思去工作呢？為了讓單片機工作，只能將程序寫為二進制代碼交給其執(zhí)行；早期單片機開發(fā)人員就是使用人工編寫的二進制代碼交給單片機去工作的。今天，我們不必用煩二進制去編寫程序，完全可以將我們?nèi)菀桌斫獾摹俺绦蛘Z言”通過“翻譯”軟件“翻譯”成單片機所需的二進制代碼，然后交給單片機去執(zhí)行。這里的“程序語言”目前主要有匯編語言和C語言兩種；在這里我們所說的“翻譯”軟件，同行們都叫它為“編譯器”，將“程序語言”通過編譯器產(chǎn)生單片機的二進制代碼的過程叫編譯。前面說到，要想使LED1變亮，只需將對應的單片機引腳電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤恕，F(xiàn)在讓我們將上面提到的8只LED流水燈實驗寫為匯編語言程序?，F(xiàn)單片機流水燈很簡單，但是我們不能說P1.0你變低，它就變低了。使單片機人的實現(xiàn)8個LED流水燈匯編語言程序liu01.asm;-----主程序開始-----START:CLRP1.0;P1.0輸出低電平,使LED1點亮ACALLDELAY;調用延時子程序SETBP1.0;P1.0輸出高電平,使LED1熄滅CLRP1.1;P1.1輸出低電平,使LED2點亮ACALLDELAY;調用延時子程序SETBP1.1;P1.1輸出高電平,使LED2熄滅CLRP1.2;P1.2輸出低電平,使LED3點亮ACALLDELAY;調用延時子程序SETBP1.2;P1.2輸出高電平,使LED3熄滅CLRP1.3;P1.3輸出低電平,使LED4點亮ACALLDELAY;調用延時子程序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LED8點亮ACALLDELAY;調用延時子程序SETBP1.7;P1.7輸出高電平,使LED8熄滅ACALLDELAY;調用延時子程序AJMPSTART;8個LED流了一遍后返回到標號START處再循環(huán);-----延時子程序-----DELAY:MOVR0,#255;延時一段時間D1:MOVR1,#255DJNZR1,$DJNZR0,D1RET;子程序返回END;程序結束在上面主程序中用到了五條匯編語言指令：CLR、ACALL、SETB、LJMP、END。CLR：是將其后面指定的位清為0，程序中使對應端口輸出低電平ACALL：是子程序調用指令，程序中調用了DELAY延時子程序SETB：是將其后面指定的位置成1，程序中使對應端口輸出高電平AJMP：是無條件跳轉指令，意思是：跳轉到指定的標號處繼續(xù)運行END：是程序結束的偽指令，意思是告訴編譯器，程序到此結束。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"ACALLDELAY"指令的作用是調用DELAY延時子程序。為什么要使用這指令呢？如果不用該指令能夠實現(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LED發(fā)光與熄滅的時間都很短，我們?nèi)庋蹮o法看到LED的熄滅與點亮，憑我們?nèi)庋劭吹降氖荓ED1～LED8都同時亮（半亮），而看不到“流水”效果的！注：初學者可以將上面源程序中所有"ACALLDELAY"指令行刪除后再編譯后燒寫到單片機進行驗證一下。產(chǎn)生這種現(xiàn)象主要是因為單片機執(zhí)行每條指令的時間很短，我們知道實驗板上單片機的時鐘高達11.0592MHz，在這個時鐘信號（即晶體振蕩信號）下，一個“機器周期”僅大約1.08uS(微秒)。本程序中我們用到的SETBP.x和CLRP.x均屬于單周期指令，也就是說，執(zhí)行一句SETBP.x用時僅1.08uS(微秒)，CLRP.x也是1.08uS(微秒)；也就是點亮和熄滅時間都為1.08uS(微秒)，在如此高速的流水速度下，8個LED發(fā)光與熄滅的時間都很短，當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、源程序的擴展名應是*.ASM；3、一行只能寫一條語句，以回車作為本句的結束，每一語句行長度應少于80個字符（即40個漢字）。4、每行的格式應為：標號：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，依實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。需要使用標號時標號后面必須有“：”（冒號），而命令語句和參數(shù)之間必須用空格分開，如果命令有多個參數(shù)，則參數(shù)與參數(shù)之間必須用“，”（逗號）分開，需要注釋時注釋前必須用“；”（分號），“；”后面的語句可以寫任何字符，包括漢字用于解釋前面的匯編語句，它將不參與匯編，不生成代碼。由于匯編程序對我們還不直觀，所以在編寫源程序時，應當養(yǎng)成多寫注釋的習慣，這樣有助于今后源程序的閱讀和維護。標號是標志程序中某一行的符號名，編譯后標號的數(shù)值就是標號所在行代碼的地址。在宏匯編ASM51中標號的長度不受限制，但標號中不能包含?：'或其它的一些特殊符號，也不能用漢字，可以用數(shù)字作標號，但必須用字母開頭。當標號作參數(shù)用（如標號作轉移地址），在命令后面出現(xiàn)時，必須舍去?：'（如上面程序中的AJMPSTART中的START是不能再有：）。每行只能有一個標號，一個標號只能用在一處，如果有兩行用了同一個標號，則匯編時就會出錯。由于標號的長度在源程序中的字母不區(qū)分大去區(qū)分不同的標號。沒有限制，可以用有意義的英文或漢語拼音來說明行，使源程序讀起來更方便。小寫，也就是說start和START是一樣的，請不要用大小寫方式好啦！我們知道了匯編語言程序的規(guī)則，現(xiàn)在就動手編輯源程序吧。馬上啟動Keil單片機集成開發(fā)環(huán)境，建立新工程liu01.UV2，將上面的源程序liu01.asm導入到工程中，設置好Keil工程的編譯參數(shù)，編譯得到HEX格式的目標文件liu01.hex，用ISP編程器將目標文件liu01.hex燒寫到AT89S51單片機中，接下來就是將燒寫好的AT89S51從編程器上取下，放到“S51增強型單片機實驗板”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)部向外流"......，我想你一定能用前面學到的方法實現(xiàn)這些功能?？赡苡行└呤终f，不必講究語言的簡練，只要能實基本指令（111條）的用法，清楚各個指令的功能，這是初學者還有更好的編程思路嗎？當然有！請跟隨站長繼續(xù)學習下面的內(nèi)容。內(nèi)流前面的編程方法是最最笨的！不錯！但初學單片機初期可以現(xiàn)預先要求就好，最主要的是學好要知道的。那么在前面顯得有點復雜，下面我們就P1口送一個數(shù)，這個數(shù)本身就讓P1.0先低，其他位為高，然后讓這個數(shù)據(jù)向高位移動不就實現(xiàn)“流水”效果啦？的確如此！8051指令中沒有讓P1數(shù)據(jù)移動的指令，但有對累加器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"RLA"，累加器數(shù)據(jù)右移指令為"RRA"，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)，實際上P1和其他端口在單片機中也是一個寄存器。這樣我們可以將需移動的數(shù)據(jù)先放到ACC中，讓其移動，然后將ACC移動后的數(shù)據(jù)再轉送到P1口，這樣同樣可以實現(xiàn)“流水”效果。下面程序就是采用新的編程思路源程序liu02.asm。學習的程序中我們讓LED流水是去逐個控制P1端口的每個位來實現(xiàn)的，因此程序采用新的思路來編程。新的編程思路如下：我們在程序一開始就給實現(xiàn)8個LED流水燈匯編語言程序liu02.asm;-----主程序開始-----START:MOVACC,#0FEH;ACC中先裝入LED1亮的數(shù)MOVP1,ACC;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LOOP:RLA;將ACC中的數(shù)據(jù)左移一位據(jù)（二進制的11111110）個8位流水過程MOVP1,A;把ACC移動過的數(shù)據(jù)送p1口顯示ACALLDELAY;調用延時子程序DJNZR0,LOOP;沒有移動夠7次繼續(xù)移動AJMPSTART;移動完7次后跳到開始重來，以達到循環(huán)流動效果;-----延時子程序-----DELAY:MOVR0,#255;延時一段時間D1:MOVR1,#255DJNZR1,$DJNZR0,D1RET;子程序返回END;程序結束接下來，我們將上述程序編譯，并燒寫到實驗芯片中，放到實驗板上可以看到程序的"流水"效果是一樣的，但源程序看起來更加簡潔，直觀。其實8051單片機有111條指令，有的指令常用，有的指令不常用，只要遵守語法規(guī)則，你可以用這些指令“組合”成你想象到的任何程序。當然，有時一條指令可以替代很多條指令，這樣會使程序簡潔，程序代碼減少，在編寫較大程序時可以讓程序存儲器放得下你需要的代碼，這也是單片機高手所追求的“程序簡潔高效”。當然，初學者不必刻意去追求程序的簡潔高效，主要是要全面地掌握各種指令的應用，只要你對基本指令都熟悉了，那么你也就可以編簡出潔高效的程序了，不過這編程“內(nèi)功”是需要你勤學苦練，日積月累的練習、實驗才能達到的哦！馬上拿起你的實驗板，現(xiàn)在就開始動手吧：）上面我們學習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。下面介紹一個實用的流水燈程序，程序能夠實現(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。只要將下面的程序稍稍修改一下，通過S51增強型單片機實驗板的擴展接口連接到霓虹燈高壓驅動接口板就可以驅動真正的霓虹燈了。實用的查表方式多功能流水燈程序liu03.asm;-----主程序開始-----ORG0000H;上電復位，程序從0000H開始執(zhí)行START:MOVSP,#60H;堆棧初始化為60HMOVDPTR,#LIU_TAB;流水花樣表首地址送DPTRLOOP:CLRAMOVCA,@A+DPTRCJNEA,#0FFH,SHOW;檢查流水結束標志AJMPSTART;所有花樣流完,則從頭開始重復流SHOW:MOVP1,A;將數(shù)據(jù)送到P1口ACALLDELAYINCDPTRAJMPLOOP;-----延時子程序-----DELAY:MOVR0,#255;延時一段時間D1:MOVR1,#255DJNZR1,$DJNZR0,D1RET;子程序返回;-----下面是流水花樣數(shù)據(jù)表-----LIU_TAB:DB01111111B;二進制表示的流水花樣數(shù)據(jù)DB10111111BDB11011111BDB11101111BDB11110111BDB11111011BDB11111101BDB11111110BDB11111110BDB11111101BDB11111011BDB11110111BDB11101111BDB11011111BDB10111111BDB01111111BDB7FH,0BFH,0DFH,0EFH,0F7H,0FBH,0FDH,0FEH;十六進制表示DB0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,7FHDB7EH,0BDH,0DBH,0E7H,0E7H,0DBH,0BDH,7EHDB7FH,3FH,1FH,0FH,07H,03H,01H,00HDB0FFH;流水花樣結束標志0FFHEND;程序結束分立元件直流穩(wěn)壓電源在電子電路及設備中，一般都需要穩(wěn)定的直流電源供電，所以在電子學習中學習直流穩(wěn)壓電源就是比較重要的一項學習任務，這次我們先以分離的穩(wěn)壓電源為例學習。一、原理圖：二、元件：變壓器是220v—15v，D1、D2、D3、D4是IN4007整流管，Q1、Q2、Q4是9013，Q3是8050，C1是1000uF，C2是102三、原理分析：整個直流穩(wěn)壓電源分為變壓環(huán)節(jié)、整流電路、濾波電路、保護電路、調整管電路、比較放大電路、基準電路、采樣電路。1、整流電路：整流電路采用的是全波整流電路，可以充分利用交流電并且脈動系數(shù)小，整流電路利用二管的單向導電性，當電網(wǎng)電壓在正半周期時，二極管D1和D4導通，當電網(wǎng)處于負半周期時D2和D3導通，無論是正半周期還是負半周期流經(jīng)負載的電流方向都一樣，所以可以將正弦電壓變成脈動電壓，如下圖：極2、濾波電路：濾波電路應用電容的充放電減小電壓的脈動成分，具體過程是：剛開始時，U2電壓大于電容兩端電壓，對電容進行充電，在理想情況下，電