學(xué)習(xí)任務(wù)三單片機(jī)循環(huán)彩燈制作-《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件

學(xué)習(xí)任務(wù)三單片機(jī)循環(huán)彩燈制作單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）掌握單片機(jī)端口的控制方法;（2）熟悉常用的單片機(jī)傳送指令的使用方法;（3）理解常用幾種結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)特點(diǎn);（4）掌握單片機(jī)數(shù)據(jù)輸入的方法;（5）掌握常用元器件的特性和測試方法;（6）掌握單片機(jī)子程序的編寫及調(diào)用方法;（7）掌握單片機(jī)延時程序的編寫方法。知識要求學(xué)習(xí)目標(biāo)

任務(wù)說明在本學(xué)習(xí)任務(wù)中，設(shè)計(jì)一個應(yīng)用實(shí)例——循環(huán)彩燈（又稱為流水燈）制作。就是將若干個發(fā)光二極管排列成一列或其他形狀，在單片機(jī)的控制下依次發(fā)光，達(dá)到流動的效果。單片機(jī)循環(huán)彩燈系統(tǒng)的功能如下：（1）把8個發(fā)光二極管排成一列，單片機(jī)控制流水燈做單一燈的流動，從左至右再從右至左，如此反復(fù)。每一個發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r間為500ms。（2）利用開關(guān)作為單片機(jī)的輸入，撥動不同的開關(guān)，循環(huán)彩燈點(diǎn)亮的方式和花樣有所不同。學(xué)習(xí)目標(biāo)能力要求（1）能夠靈活運(yùn)用單片機(jī)中的傳送指令;（2）能夠使用WAVE6000軟件對匯編程序進(jìn)行調(diào)試、編譯等;（3）能夠進(jìn)行ED電路的正確連接及調(diào)試;（4）能夠進(jìn)行時鐘電路、復(fù)位電路的正確連接及調(diào)試;（5）能夠根據(jù)項(xiàng)目要求設(shè)計(jì)出硬件電路;（6）能夠進(jìn)行本項(xiàng)目單片機(jī)系統(tǒng)控制電路的正確連接及調(diào)試;（7）能夠使用編程器下載程序到單片機(jī)中。一單片機(jī)中常用的數(shù)制及編碼1.數(shù)制、基數(shù)、位權(quán)1）數(shù)制數(shù)制就是規(guī)定計(jì)數(shù)的進(jìn)位制度，又稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制。不同的計(jì)數(shù)方法其進(jìn)位制度就不同。例如，十進(jìn)制數(shù)是“逢十進(jìn)一”的進(jìn)位制度，而鐘表計(jì)時中分、秒之間的進(jìn)位制度是“逢六十進(jìn)一”的進(jìn)位制度。2）基數(shù)十進(jìn)制數(shù)中用于組成數(shù)字的編碼集合中的數(shù)碼為0～9這10個字符，而鐘表計(jì)時中采用0～59共60個字符，由此得出“基數(shù)”概念?；鶖?shù)是指在某種數(shù)制中用于組成數(shù)字允許選擇的數(shù)碼集合中的數(shù)碼個數(shù)。不同的數(shù)制其基數(shù)是不同的。一單片機(jī)中常用的數(shù)制及編碼3）位權(quán)以十進(jìn)制為例，如“6”這個數(shù)碼在個位表示6，在十位表示60，在百位表示600，……其特點(diǎn)是數(shù)碼在相應(yīng)位乘以一個固定的常數(shù)，個位是1即100，十位是10即101，百位是100即102，……這個固定常數(shù)的底就是該進(jìn)制的基數(shù)，指數(shù)與數(shù)碼所在的位置有關(guān)，由此提出“位權(quán)”概念。位權(quán)即一個常數(shù)，這個常數(shù)就是一個以該進(jìn)制的基數(shù)為底，以數(shù)碼所在位置的編號為指數(shù)的冪數(shù)。例如，將十進(jìn)制數(shù)205.349按照“位權(quán)”的形式展開，則有205.349=2×102＋0×101＋5×100＋3×10-1＋4×10-2＋9×10-3一、單片機(jī)中常用的數(shù)制及編碼2.任意進(jìn)制的通用表示R進(jìn)制的數(shù)可以用kn-1kn-2…k2k1k0k-1k-2…k-m表示（其中，k表示數(shù)碼，n表示整數(shù)位數(shù)，m表示小數(shù)位數(shù)，R表示基數(shù)），其按照位權(quán)展開相加的形式為

kn-1×Rn-1＋kn-2×Rn-2＋…＋

k2×R2＋k1×R1＋k0×R0＋k-1×R-1＋k-2×R-2＋…＋k-m×R-m一、單片機(jī)中常用的數(shù)制及編碼3.常用數(shù)制表3-1四種常用數(shù)制對照表十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)000091001119111110101012A2102211101113B3113312110014C41004413110115D51015514111016E61106615111117F71117716100002010810001081710000121114.各種數(shù)制間的轉(zhuǎn)換例3-1將二進(jìn)制數(shù)1010.101轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。解1010.101=1×23+1×21+1×2-1+1×2-3=10.625例3-2將八進(jìn)制數(shù)54.6轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。解54.6=5×81+4×80+6×8-1=44.75例3-3將十六進(jìn)制數(shù)2BA.8轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。解2BA.8=2×162+11×161+10×160+8×161=512+176+10+0.5=698.5一、單片機(jī)中常用的數(shù)制及編碼2）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成非十進(jìn)制數(shù)例3-4將十進(jìn)制數(shù)57.24轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。解基數(shù)整數(shù)部分余數(shù)小數(shù)部分整數(shù)0.242∣57×22∣28→10.48→02∣14→0×22∣7→00.96→02∣3→1×22∣1→11.92→10→1整數(shù)部分為111001小數(shù)部分為001故57.24D=111001.001B。一、單片機(jī)中常用的數(shù)制及編碼3）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)例3-5將二進(jìn)制數(shù)101111101.011轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。解000101111101.0110↓↓↓↓17D.6故101111101.011B=17D.6H。一、單片機(jī)中常用的數(shù)制及編碼4）十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)例3-6將十六進(jìn)制數(shù)28F.6轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。解28F.6↓↓↓↓001010001111.0110故28F.6H=（1010001111.011）2。一、單片機(jī)中常用的數(shù)制及編碼4）十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)例3-6將十六進(jìn)制數(shù)28F.6轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。解28F.6↓↓↓↓001010001111.0110故28F.6H=（1010001111.011）2。一、單片機(jī)中常用的數(shù)制及編碼5.單片機(jī)中常用編碼BCD碼就是二-十進(jìn)制編碼，它用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)，稱為壓縮的BCD碼。因?yàn)?位二進(jìn)制數(shù)共有24=16種組合狀態(tài)，故可選其中10種編碼來表示0~9這10個數(shù)碼字符，不同的選法對應(yīng)不同的編碼方案。按編碼方案的不同又可分為有權(quán)碼和無權(quán)碼。

8421BCD碼是一種最常用的編碼。4位二進(jìn)制碼的權(quán)從前到后分別為8、4、2、1。其特點(diǎn)如下。（1）由4位二進(jìn)制數(shù)0000~1001分別表示十進(jìn)制數(shù)0~9。（2）每4位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)位規(guī)則為逢十進(jìn)一。（3）當(dāng)進(jìn)行兩個BCD碼運(yùn)算時，為了得到BCD碼結(jié)果，需要進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整。1）BCD碼一、單片機(jī)中常用的數(shù)制及編碼2）ASCII碼ASCII碼是由7位二進(jìn)制數(shù)碼構(gòu)成的字符編碼，常用的ASCII碼表共有27=128種組合狀態(tài)，用它們表示52個大小寫英文字母、10個十進(jìn)制數(shù)、7個標(biāo)點(diǎn)符號、9個運(yùn)算符號及50個其他控制符號。

在表示這些符號時，用高3位表示行碼，低4位表示列碼。常用的十進(jìn)制數(shù)0～9的ASCII碼為30H～39H，大寫字母A～Z的ASCII碼為41H～5AH，小寫字母a～z的ASCII碼為61H～7AH。一、單片機(jī)中常用的數(shù)制及編碼表3-2常用的ASCII中的部分符號說明如下。NUL空FF換頁CAN作廢SOH標(biāo)題開始CR回車EM載終STX正文結(jié)束SO移出符SUB取代ETX本文結(jié)束SI移入符ESC換碼EOT傳輸結(jié)束DLE轉(zhuǎn)義符FS文字分割符ENQ詢問DC1設(shè)備控制1GS組分割符一、單片機(jī)中常用的數(shù)制及編碼ACK應(yīng)答DC2設(shè)備控制2RS記錄分割符BEL報警符DC3設(shè)備控制3US單元分割符BS退一格DC4設(shè)備控制4SP空格HT橫向列表NAK否定DEL刪除LF換行SYN同步VT縱向列表ETB信息組傳送結(jié)束一、單片機(jī)中常用的數(shù)制及編碼二、常用指令及延時程序詳解1.數(shù)據(jù)傳送指令MOVP1，#0FFHMOVP2，#0FFH以上傳送指令是初始化端口，就是在并行口P0、P1、P2或P3作為輸入數(shù)據(jù)的端口時，先給此8位并行口送去1，然后再讀這些并行端口數(shù)據(jù)，以保證讀入的數(shù)據(jù)不出錯。MOVA，P1；可以用ANLA，P1指令來完成同樣的任務(wù)MOVP0，A以上兩條傳送指令的用途是：讀取端口P1的輸入值，再把這一數(shù)值送給P0端口輸出。2.控制轉(zhuǎn)移類指令LCALLDEL500ms……RETSJMPLOOPJNBACC.0，KEY0JNBACC.7，KEY1DJNZR3，LOOP1二、常用指令及延時程序詳解LCALLDEL500ms……RETSJMPLOOPJNBACC.0，KEY0JNBACC.7，KEY1DJNZR3，LOOP1上面第一條指令是長調(diào)用子程序命令，調(diào)用子程序DEL500ms；RET是子程序DEL500ms的最后一條語句，表示子程序返回到LCALL的下一條指令繼續(xù)執(zhí)行；SJM-PLOOP指令表示無條件轉(zhuǎn)移到標(biāo)號為LOOP的語句處；JNBACC.0，KEY0指令是當(dāng)累加器A的最低位等于0時，轉(zhuǎn)移到KEY0處去執(zhí)行；同理JNBACC.7，KEY1指令是當(dāng)累加器A的最高位等于0時，轉(zhuǎn)移到KEY1處去執(zhí)行；DJNZR3，LOOP1指令先執(zhí)行R3-1，若R3-1的值不為0時，轉(zhuǎn)移到LOOP1處執(zhí)行，一般用于循環(huán)的次數(shù)判定。二、常用指令及延時程序詳解3.循環(huán)移位指令RLARRA以上兩條指令把累加器A中的數(shù)據(jù)循環(huán)移動1位，不同的是RLA是向左循環(huán)1位，而RRA是向右循環(huán)1位。這兩條指令常用在彩燈移動點(diǎn)亮方面。二、常用指令及延時程序詳解4.延時子程序指令周期就是指執(zhí)行一條指令的時間，它一般是機(jī)器周期的整數(shù)倍。某條指令的指令周期是機(jī)器周期的幾倍，就稱它為幾周期指令。

時鐘周期可以通過所接的晶振頻率求倒數(shù)求得，如使用的是12MHz的晶振，那么它的時鐘周期就是1/12μs。時鐘周期

1個機(jī)器周期=12個時鐘周期時鐘周期=1/晶振頻率=1/12μs機(jī)器周期=12×?xí)r鐘周期=1μs機(jī)器周期時序分析指令周期二、常用指令及延時程序詳解（2）延時程序

軟件延時程序在單片機(jī)程序設(shè)計(jì)中應(yīng)用十分廣泛，其主要設(shè)計(jì)思想就是利用DJNZ減1指令構(gòu)成循環(huán)程序，只占用CPU的時間，而不進(jìn)行任何實(shí)質(zhì)性操作來實(shí)現(xiàn)延時功能。有時在這個循環(huán)體中再加入一條空操作指令NOP，這樣經(jīng)過循環(huán)體的循環(huán)，延時的時間就會更長。二、常用指令及延時程序詳解任務(wù)一循環(huán)彩燈的簡易控制工作內(nèi)容及要求本任務(wù)通過單片機(jī)對接在P0口上的8個發(fā)光二極管進(jìn)行移動和閃爍控制，形成一個簡易的循環(huán)彩燈控制系統(tǒng)?？刂七^程為：上電后第一個彩燈（二極管）點(diǎn)亮500ms后，開始由右向左移動，即從低位向高位移動，移動到最左邊后再返回向右移動，當(dāng)彩燈返回移動到最開始處時8個彩燈一起閃爍3次，然后整個程序再重復(fù)執(zhí)行下去，直到關(guān)閉電源才會停止。通過實(shí)訓(xùn)熟悉單片機(jī)控制I/O端口的方法，了解和熟悉單片機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件指令系統(tǒng)的開發(fā)過程。任務(wù)一循環(huán)彩燈的簡易控制任務(wù)分析根據(jù)本任務(wù)的工作內(nèi)容及要求，單片機(jī)如何控制彩燈的亮滅是任務(wù)實(shí)施的關(guān)鍵。由于單片機(jī)的結(jié)構(gòu)原因，51系列單片機(jī)對外提供負(fù)載電流的能力很弱，如果外接多個負(fù)載，需要單片機(jī)對外提供的總電流會很大，超出它的供給能力，這樣不僅驅(qū)動不了這些負(fù)載，還會造成單片機(jī)損壞。但單片機(jī)接受灌電流的能力卻很強(qiáng)，所以本任務(wù)中的8個發(fā)光二極管的負(fù)極與P0口的各位直接連接，由于不同的發(fā)光二極管驅(qū)動電流不同，每個發(fā)光二極管的正極串聯(lián)一個47～220Ω的限流電阻到VCC，這樣就得到了本例的循環(huán)彩燈系統(tǒng)電路圖，如圖3-1所示。任務(wù)一循環(huán)彩燈的簡易控制圖3-1循環(huán)彩燈系統(tǒng)電路圖任務(wù)一循環(huán)彩燈的簡易控制如何點(diǎn)亮這些發(fā)光二極管呢？根據(jù)前面學(xué)到的知識，只需使與之對應(yīng)的端口輸出低電平0即可，這樣就會使此二極管正極與負(fù)極間產(chǎn)生正向偏置電壓，并由電源提供電流流過二極管，使之點(diǎn)亮發(fā)光。同理，若使二極管熄滅，只需使與之對應(yīng)的端口輸出高電平1即可，使二極管兩端等電位或反向偏壓，此時二極管截止不發(fā)光。任務(wù)一循環(huán)彩燈的簡易控制由上述分析可以得出P0端口的工作流程：只有P0.0低電平—只有P0.1低電平—只有P0.2低電平—……—只有P0.6低電平—只有P0.7低電平—只有P0.6低電平—……—只有P0.1低電平—只有P0.0低電平—［P0全為高電平（8個燈全滅）—P0端口全為低電平（8個燈全亮）］共3次—……（循環(huán)）。根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，切換不同發(fā)光二極管的時間間隔為500ms。任務(wù)一循環(huán)彩燈的簡易控制一、順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)順序結(jié)構(gòu)程序在執(zhí)行時是從第一條指令開始依次執(zhí)行每一條指令，直到執(zhí)行完畢。這種結(jié)構(gòu)的程序簡單明了，結(jié)構(gòu)清晰，往往是構(gòu)成復(fù)雜結(jié)構(gòu)程序的基礎(chǔ)。但這種結(jié)構(gòu)編寫出來的程序在修改時效率低，且程序冗長、占用存儲空間大。任務(wù)一循環(huán)彩燈的簡易控制二、分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)在一個實(shí)際的應(yīng)用程序中，程序不可能始終是順序執(zhí)行的，通常需要根據(jù)實(shí)際問題設(shè)定條件，通過對條件是否滿足的判斷產(chǎn)生一個或多個分支，以決定程序的流向，這種程序稱為分支程序。分支程序的特點(diǎn)是程序中含有條件轉(zhuǎn)移指令。51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)中直接用來判斷分支條件的指令有JZ、JNZ、CJNE、DJNZ、JC、JNC、JB、JNB等。正確合理地運(yùn)用條件轉(zhuǎn)移指令是編寫分支程序的關(guān)鍵。任務(wù)一循環(huán)彩燈的簡易控制三、循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)1.循環(huán)初始化循環(huán)初始化程序段位于循環(huán)程序的開頭，用于完成循環(huán)前的準(zhǔn)備工作。例如，給循環(huán)體計(jì)數(shù)器、各數(shù)據(jù)地址指針及運(yùn)算變量設(shè)置初值等。2.循環(huán)處理循環(huán)處理程序段位于循環(huán)程序的中間，又稱循環(huán)體，是循環(huán)程序不斷重復(fù)執(zhí)行的部分，用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際處理。此部分要求編寫得盡可能簡潔，以提高程序的執(zhí)行速度。任務(wù)一循環(huán)彩燈的簡易控制3.循環(huán)控制循環(huán)控制包括修改變量和循環(huán)結(jié)束條件檢測兩部分。通過修改循環(huán)計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)指針的值，為下一次循環(huán)和循環(huán)結(jié)束檢測做準(zhǔn)備，然后通過條件轉(zhuǎn)移來判斷循環(huán)是否結(jié)束。4.循環(huán)結(jié)束循環(huán)結(jié)束程序段用于存放執(zhí)行循環(huán)程序后的運(yùn)算結(jié)果等操作。循環(huán)程序在結(jié)構(gòu)上通常有兩種編制方法：一種是先處理后判斷（如延時程序），循環(huán)處理部分至少執(zhí)行一次；另一種是先判斷再處理，循環(huán)處理部分可能根本不執(zhí)行就結(jié)束了。在程序設(shè)計(jì)時應(yīng)根據(jù)需要采用不同的設(shè)計(jì)方法。實(shí)訓(xùn)模塊一順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)一、硬件電路的搭建表3-3實(shí)訓(xùn)電路所需要的元器件元器件名稱主要參數(shù)數(shù)量元器件名稱主要參數(shù)數(shù)量單片機(jī)AT89S511電解電容10μF1電阻10kΩ1面包板3個組合150Ω（排阻也可）8WAVE仿真器H5LL1瓷片電容30pF2編程器Tom1開關(guān)電源+5V/3W1插線—若干LED—8計(jì)算機(jī)—1晶振6MHz或12MHz1鉗子尖口1接線開關(guān)可用獨(dú)立開關(guān)2螺釘旋具一字及十字2排阻10kΩ（可以用獨(dú)立的）1一一一實(shí)訓(xùn)模塊一順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)

注意連接完成后，需要對照電路圖進(jìn)行仔細(xì)檢查，當(dāng)把編譯好的程序下載到單片機(jī)后再連接電源。在連接電源時務(wù)必確保電源的正負(fù)極沒有接反，否則單片機(jī)和其他一些元器件很容易被燒壞，還容易發(fā)生危險。實(shí)訓(xùn)模塊一順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)

搭建電路3.AT89S51單片機(jī)40腳接電源VCC，20腳接地。1.按照原理圖的要求在面包板上進(jìn)行單片機(jī)、時鐘電路、復(fù)位電路的安裝。2.安裝發(fā)光二極管、排阻等其他元器件。實(shí)訓(xùn)模塊一順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)結(jié)合圖3-1所示電路，說出電路中都包括哪些元器件，寫出這些元器件的名稱、參數(shù)和數(shù)量。實(shí)訓(xùn)問題實(shí)訓(xùn)模塊一順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)單片機(jī)電路在搭建時，首先考慮能使單片機(jī)工作的最小系統(tǒng)。在以后的實(shí)訓(xùn)中必須熟練掌握單片機(jī)的最小系統(tǒng)的連接方法，這是單片機(jī)實(shí)訓(xùn)的第一步。圖所示就是單片機(jī)最小系統(tǒng)在面包板上搭建的效果圖。實(shí)訓(xùn)問題實(shí)訓(xùn)問題：圖3-2中有6個管腳接好了，單片機(jī)也就做好工作準(zhǔn)備了，把它們找出來，說明這些管腳的功能。實(shí)訓(xùn)模塊一順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)二、單片機(jī)端口輸出數(shù)據(jù)表表3-4彩燈狀態(tài)控制表步驟P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0十六進(jìn)制數(shù)燈亮情況1111111100FEH1燈亮2111111010FDH2燈亮3111110110FBH3燈亮4111101110F7H4燈亮5111011110EFH5燈亮6110111110DFH6燈亮7101111110BFH7燈亮8011111117FH8燈亮實(shí)訓(xùn)模塊一順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)表3-4彩燈狀態(tài)控制表步驟P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0十六進(jìn)制數(shù)燈亮情況9101111110BFH7燈亮10110111110DEH6燈亮11111011110EFH5燈亮12111101110F7H4燈BH3燈DH2燈EH1燈亮16111111110FFH全滅170000000000H全亮實(shí)訓(xùn)模塊一順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)三、循環(huán)彩燈順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)1.程序設(shè)計(jì)思路根據(jù)前面的系統(tǒng)分析可以得到軟件程序的設(shè)計(jì)思路：把表3-4中的數(shù)據(jù)依次向P0端口輸出,為了保證彩燈顯示的效果，把切換不同發(fā)光二極管的時間間隔設(shè)為500ms，最后再把全滅和全亮數(shù)據(jù)送出三次，全亮和全滅之間的時間間隔也設(shè)為500ms，時間延時通過調(diào)用延時500ms子程序來實(shí)現(xiàn)。按這個思路，利用傳送指令和子程序調(diào)用指令很容易就把這個程序編制出來了。實(shí)訓(xùn)模塊一順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)2.程序設(shè)計(jì)

ORG0000H

LOOP：MOVP0，#0FEH；點(diǎn)亮第1個燈（最右側(cè)）

LCALLDEL500ms；延時500ms

MOVP0，#0FDH；點(diǎn)亮第2個燈

LCALLDEL500ms；延時500ms……；省略部分

MOVP0，#0BFH；點(diǎn)亮第7個燈

LCALLDEL500ms實(shí)訓(xùn)模塊一順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)

MOVP0，#7FH；點(diǎn)亮第8個燈

LCALLDEL500ms

MOVP0，#0BFH；點(diǎn)亮第7個燈

LCALLDEL500ms……；省略部分

MOVP0，#0FEH；點(diǎn)亮第1個燈

LCALLDEL500ms

MOVP0，#0FFH；8個燈全滅實(shí)訓(xùn)模塊一順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)LCALLDEL500msMOVP0，#00H；8個燈全亮LCALLDEL500ms……；省略部分LJMPLOOP；返回重復(fù)DEL500ms：MOVR1，#5；延時500ms子程序LOOP3：MOVR2，#200實(shí)訓(xùn)模塊一順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)LOOP2：MOVR3，#250LOOP1：DJNZR3，LOOP1DJNZR2，LOOP2DJNZR1，LOOP3RETEND實(shí)訓(xùn)模塊一順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)問題把上面沒有寫全的程序（省略部分）補(bǔ)全，寫到下面的空白處。實(shí)訓(xùn)模塊一順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)模塊一順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)四、軟件仿真調(diào)試?yán)肳AVE6000仿真軟件進(jìn)行如下操作：先進(jìn)行新文件的建立，輸入上述程序，然后保存文件，命名為“ED1.AS”；再建立項(xiàng)目文件，把保存好的“ED1.AS”加入項(xiàng)目文件中并保存；設(shè)置仿真器，選擇偉福仿真器；然后編譯項(xiàng)目得到程序的十六進(jìn)制文件，為以后寫入單片機(jī)時用。程序編譯完成后,單擊工具欄中的“單步運(yùn)行”按鈕開始調(diào)試程序。如圖3-3所示，調(diào)試結(jié)束后，如果發(fā)現(xiàn)各端口和寄存器的數(shù)值變化與預(yù)測的一致，說明程序沒有問題，仿真成功，可以寫入單片機(jī)進(jìn)行實(shí)際工作了。實(shí)訓(xùn)模塊一順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)圖3-3彩燈順序結(jié)構(gòu)程序仿真調(diào)試圖實(shí)訓(xùn)模塊二順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)一、彩燈循環(huán)結(jié)構(gòu)程序的指令應(yīng)用1.移位指令1）循環(huán)左移指令：RLA執(zhí)行循環(huán)左移指令時，ACC中的每一位向左循環(huán)移動一位。每次移出ACC的位7進(jìn)入位0，“ACC.7”→“ACC.0”，如圖3-4所示。該指令不影響標(biāo)志位。

2）循環(huán)右移指令：RRA執(zhí)行循環(huán)右移指令時，ACC中的每一位向右循環(huán)移動一位。每次移出ACC的位0進(jìn)入位7，即“ACC.0”→“ACC.7”，如圖3-5所示。該指令不影響標(biāo)志位。實(shí)訓(xùn)模塊二順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)圖3-4循環(huán)左移操作圖3-5循環(huán)右移操作實(shí)訓(xùn)模塊二順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)2.循環(huán)控制指令通過表3-4所列的端口輸出數(shù)據(jù)可以總結(jié)出彩燈是先從右向左移位的，每次移動一位，一共移動8位到最左側(cè)，然后再返回，用了7次移動返回到原處。顯然用上述介紹的循環(huán)移動指令能使“0”流動起來，但流動多少次如何進(jìn)行控制呢？這里需要用循環(huán)控制指令DJNZ來控制循環(huán)的次數(shù)，于是有如下指令應(yīng)用。

MOVR1，#8；循環(huán)次數(shù)LOOP：……（循環(huán)體）DJNZR1，LOOP；判斷循環(huán)次數(shù)是否為8次實(shí)訓(xùn)模塊二順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)二、循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)1.循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)思路先讓所有燈熄滅，再讓第一個燈點(diǎn)亮，然后利用循環(huán)移動指令向左移動一次點(diǎn)亮第2個燈，判斷循環(huán)是否到第7次，不到繼續(xù)左移一位……右移的方法與左移的相同，最后讓燈全滅全亮3次，接著程序開始循環(huán)。2.編寫循環(huán)結(jié)構(gòu)程序ORG00HSTART：MOVP0，#0FFHMOVR1，#8

MOVA，#0FEHROTLEEF：MOVP0，ALCALLDEL500msRLADJNZR1，ROTLEFT實(shí)訓(xùn)模塊二順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)MOVR2，#8ROTRIGHT：RRAMOVP0，ALCALLDEL500msDJNZR2，ROTRIGHTMOVR3，#3；閃爍三次GLITTER：MOVP0，#0FFH；全滅

LCALLDEL500ms

MOVP0，#00H；全亮

LCALLDEL500ms實(shí)訓(xùn)模塊二順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)

DJNZR3，GLITTERSJMPSTARTDEL500ms：MOVR4，#5；延時500ms子程序LOOP3：MOVR5，#200LOOP2：MOVR6，#250LOOP1：DJNZR6，LOOP1DJNZR5，LOOP2DJNZR4，LOOP3RETEND實(shí)訓(xùn)模塊二順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)三、程序編譯下載及軟硬件聯(lián)合調(diào)試1.循環(huán)結(jié)構(gòu)程序的軟件仿真利用WAVE6000仿真軟件進(jìn)行如下操作：先進(jìn)行新文件的建立，輸入上述程序然后保存文件，命名為“ED2.AS”；再建立項(xiàng)目文件，把保存好的“ED2.AS”加入項(xiàng)目文件中并保存；設(shè)置仿真器，選擇偉福仿真器；然后編譯項(xiàng)目得到程序的十六進(jìn)制文件“ED2.EX”，為以后寫入單片機(jī)時用。再打開CPU內(nèi)部窗口和“外設(shè)”中的端口窗口，接著單擊工具欄中的“單步運(yùn)行”按鈕開始調(diào)試程序，觀察輸出端口的值和相關(guān)寄存器的值，看是否與設(shè)計(jì)相同。這時得到的窗口提示如圖3-6所示，如果調(diào)試中發(fā)現(xiàn)沒有實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，那么立即進(jìn)行修改，再保存，再編譯。經(jīng)過程序的修改編譯和多次調(diào)試無誤后，得到最終編譯好的十六進(jìn)制文件。實(shí)訓(xùn)模塊二順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)圖3-6彩燈循環(huán)結(jié)構(gòu)程序仿真調(diào)試圖實(shí)訓(xùn)模塊二順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)2.軟硬件聯(lián)合調(diào)試軟硬件聯(lián)合調(diào)試步驟如下。（1）通過數(shù)據(jù)線將編程器與計(jì)算機(jī)相連（現(xiàn)在的編程器大多都是USB口連接），如圖3-7所示。（2）將A89S51芯片插接到編程器上。（3）在計(jì)算機(jī)中找到源程序編譯后生成的“LED1.HEX”或“LED2.HEX”。（4）利用編程器軟件將文件“LED1.HEX”或“LED2.HEX”燒錄到AT89S51芯片的Flash形式的程序存儲器中，如圖3-8所示。實(shí)訓(xùn)模塊二順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)圖3-7編程器連接示意圖實(shí)訓(xùn)模塊二順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)圖3-8編程器程序下載示意圖實(shí)訓(xùn)模塊二順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)（5）將燒錄好的A89S51芯片從編程器上取下，安放到面包板上電路的原來位置。（6）再仔細(xì)檢查硬件電路是否接線正確。（7）接通開關(guān)電源，控制系統(tǒng)將獨(dú)立運(yùn)行，再次觀察發(fā)光二極管的狀態(tài)。循環(huán)彩燈脫機(jī)運(yùn)行如圖3-9所示。圖3-9自動控制彩燈系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)效果圖實(shí)訓(xùn)模塊二順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的彩燈控制系統(tǒng)任務(wù)二可人工干預(yù)的彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容及要求本任務(wù)是在P1端口設(shè)置8個開關(guān)作為輸入設(shè)備，開關(guān)的一端通過上拉電阻直接接電源，另一端接地，通過讀取P1的狀態(tài)，使相關(guān)的二極管點(diǎn)亮或進(jìn)行彩燈的花式閃爍。通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件程序開發(fā)過程。任務(wù)分析在前一個任務(wù)彩燈電路的基礎(chǔ)上，在P1端口接8位開關(guān)，在P0口接8只發(fā)光二極管，撥動開關(guān)使開關(guān)閉合，相對應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，即把當(dāng)時的開關(guān)狀態(tài)顯示出來。在不改變電路的情況下，對程序修改控制彩燈的變化樣式。如果按下接在P1.0上的開關(guān)，發(fā)光二極管最末一個點(diǎn)亮并向左循環(huán)移動；按下接在P1.7上的開關(guān)，發(fā)光二極管有一個點(diǎn)亮并向右循環(huán)移動；其他開關(guān)按下時，對應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。任務(wù)二可人工干預(yù)的彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、如何把數(shù)據(jù)送給單片機(jī)的I/O端口在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，通常應(yīng)具有人機(jī)對話功能，這些功能一般采用鍵盤系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)輸入的方法通常有兩種，即數(shù)據(jù)直接輸入法和數(shù)據(jù)增減輸入法。對于初學(xué)者來說，我們采用簡易化的鍵盤系統(tǒng)來進(jìn)行對I/O端口的數(shù)據(jù)輸入，那就是用撥位開關(guān)作為輸入設(shè)備，同樣也能給端口輸入數(shù)據(jù)或控制參數(shù)。任務(wù)二可人工干預(yù)的彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)1.位地址（1）位尋址區(qū)。在51系列單片機(jī)中，有一部分RAM和一部分SFR是具有位尋址功能的，也就是說這些RAM中的20～2F共16個單元中的每一個位都有自己的地址，可以直接用這個地址來對這些位單獨(dú)進(jìn)行操作，這些位就叫51單片機(jī)的位尋址區(qū)?？梢赃M(jìn)行位尋址的一共是16×8=128個，編碼為00H～7FH。

（2）可以位尋址的特殊功能寄存器。51系列單片機(jī)中的特殊功能寄存器SFR中的有一些也可以進(jìn)行位尋址操作，這些SFR的特點(diǎn)是它們的地址均可以被8整除，即這些寄存器的地址最后一位是“0”或“8”的都可以進(jìn)行位操作，如累加器A、B寄存器、PSW、IP、IE、P0～P3等。任務(wù)二可人工干預(yù)的彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)問題對于特殊寄存器SFR中的具有位尋址功能的存儲器，它們的某一位數(shù)據(jù)的位地址通常采用下面的方法表述。例如,累加器ACC具有位尋址功能，它的D0位的位地址可以寫成“ACC.0”。再如,P1也是一個具有位尋址功能的SFR，它的D1位的位地址可以寫成“P1.1”，其他的具有位尋址功能的SFR都可以這樣表述。任務(wù)二可人工干預(yù)的彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.位操作指令位操作指令的種類很多，在本任務(wù)中，我們只使用位控制轉(zhuǎn)移指令。其主要包括下面三種指令。JBbit，relJNBbit，relJNCbit，rel

第一條指令是如果指定的bit位中的值是1，則轉(zhuǎn)移，否則順序執(zhí)行。同樣，我們將rel理解成標(biāo)號，表示轉(zhuǎn)移的目的地址。第二條指令除了跳轉(zhuǎn)條件和第一條相反，其他都相同，rel同樣理解成標(biāo)號。第三條指令與第一條類似，都是指定的bit位中的值是1，則轉(zhuǎn)移，但還要把bit所指定的那一位存儲器的值清零。

位控制轉(zhuǎn)移指令任務(wù)二可人工干預(yù)的彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

把外接的輸入開關(guān)的狀態(tài)送給單片機(jī)的累加器A中，再進(jìn)行相應(yīng)位的判斷，由于端口所接開關(guān)的狀態(tài)值在ACC中沒有變化，判斷ACC某位的值就可獲得相應(yīng)開關(guān)的狀態(tài)，根據(jù)系統(tǒng)功能再進(jìn)行相應(yīng)的控制操作，這樣就形成了分支結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)。參考程序如下。MOVA，P1JNBACC.0，ROTLEETJNBACC.1，ROTRIGHT……本任務(wù)分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法任務(wù)二可人工干預(yù)的彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)模塊一讀取開關(guān)狀態(tài)并輸出一、設(shè)計(jì)并搭建輸入開關(guān)控制的彩燈電路1.彩燈電路的設(shè)計(jì)思路根據(jù)工作內(nèi)容和要求，搭建具有開關(guān)控制的彩燈控制系統(tǒng)。在P1口外接8位撥位開關(guān)，開關(guān)的一端通過上拉電阻直接接到+5V電源上，另一端并到一起接地。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值此處的上拉電阻采用10kΩ的排阻，不但節(jié)省空間而且安裝調(diào)試方便。實(shí)訓(xùn)模塊一讀取開關(guān)狀態(tài)并輸出2.開關(guān)控制的彩燈電路的設(shè)計(jì)搭建圖3-10人工干預(yù)的循環(huán)彩燈控制電路圖實(shí)訓(xùn)模塊一讀取開關(guān)狀態(tài)并輸出二、讀取開關(guān)狀態(tài)并輸出的程序設(shè)計(jì)1.程序設(shè)計(jì)思路系統(tǒng)軟件程序是在硬件的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)編寫的，由于P1端口為輸入口，P0端口為輸出口，如果將P1口的狀態(tài)讀入到單片機(jī)的累加器A中，再把A中的這一數(shù)值直接送到P0口輸出，就會在發(fā)光二極管上顯示開關(guān)的閉合情況。實(shí)訓(xùn)模塊一讀取開關(guān)狀態(tài)并輸出2.開關(guān)狀態(tài)讀取輸出程序設(shè)計(jì)

ORG00HMOVP1，#0FFH

MOVP0，#0FFHLOOP：MOVA，#0FFH

MOVA，P1；讀開關(guān)狀態(tài)，可以寫成ANA，P1

MOVP0，A；把讀入的開關(guān)狀態(tài)直接送到P0口顯示

LCALLDEL500msSJMPLOOP實(shí)訓(xùn)模塊一讀取開關(guān)狀態(tài)并輸出DEL500ms：；延時500ms子程序MOVR1，#5LOOP3：MOVR2，#200LOOP2：MOVR3，#250LOOP1：DJNZR3，LOOP1DJNZR2，LOOP2DJNZR1，LOOP3RETEND實(shí)訓(xùn)模塊一讀取開關(guān)狀態(tài)并輸出三、程序編譯下載到單片機(jī)并調(diào)試1.程序編譯與仿真調(diào)試?yán)肳AVE6000仿真軟件進(jìn)行如下操作。先進(jìn)行新文件的建立，輸入上述程序，然后保存文件，命名為“LED3.ASM”；再建立項(xiàng)目文件，把前面保存好的“LED3.AS”加入項(xiàng)目文件中并保存；設(shè)置仿真器，選擇偉福仿真器；然后編譯項(xiàng)目得到程序的十六進(jìn)制文件“LED3.HEX”，為以后寫入單片機(jī)時用。再打開CPU內(nèi)部窗口和“外設(shè)”中的端口窗口，接著開始單擊工具欄中的“單步運(yùn)行”按鈕開始調(diào)試程序，觀察輸出端口的值和相關(guān)寄存器的值，看是否與設(shè)計(jì)相同。如果調(diào)試中發(fā)現(xiàn)沒有實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，那么現(xiàn)場進(jìn)行修改，再保存，再編譯。經(jīng)過程序的修改編譯和多次調(diào)試無誤后，得到最終編譯好的十六進(jìn)制文件。實(shí)訓(xùn)模塊一讀取開關(guān)狀態(tài)并輸出實(shí)訓(xùn)問題

在8個開關(guān)中，寫出第2個和第7個開關(guān)閉合時累加器A中的值，畫出端口P0和P1現(xiàn)場調(diào)試的仿真情況。實(shí)訓(xùn)模塊一讀取開關(guān)狀態(tài)并輸出2.系統(tǒng)軟硬件聯(lián)合調(diào)試

當(dāng)利用仿真軟件WAVE6000調(diào)試程序無誤后，把得到的十六進(jìn)制文件“LED3.HEX”通過編程器寫入到單片機(jī)中進(jìn)行軟硬件聯(lián)合調(diào)試，直到最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。實(shí)訓(xùn)模塊二手動控制的循環(huán)彩燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、輸入開關(guān)狀態(tài)的判斷根據(jù)人工干預(yù)的循環(huán)彩燈控制電路圖（圖3-10）可知，如果沒有開關(guān)按下閉合，則P1口的值就全是高電平“1”，這樣讀取P1口的值為“0FFH”。當(dāng)我們把讀取P1口的值跟“0FFH”比較時，如果兩個數(shù)不相等，就說明有開關(guān)按下來，根據(jù)按鍵的不同進(jìn)行不同的操作。如果兩個值相等，說明沒有鍵按下，可以返回繼續(xù)讀取P1端口?？梢杂孟旅娴恼Z句進(jìn)行開關(guān)狀態(tài)的判斷。

LOOP：MOVA,P1CJNEA,#0FFH,XXXSJMPLOOP實(shí)訓(xùn)模塊二手動控制的循環(huán)彩燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、分支結(jié)構(gòu)程序的編寫分支結(jié)構(gòu)程序的編寫如下。ORG00H

MOVP1，#0FFH；讀P1口之前，對其進(jìn)行初始化

MOVP0，#0FFH；對P0初始化LOOP：MOVA，P1；讀開關(guān)狀態(tài)JNBACC.0，ROTLEET；第1個開關(guān)閉合，轉(zhuǎn)循環(huán)左移程序JNBACC.7，ROTRIGHT；第8個開關(guān)閉合，轉(zhuǎn)循環(huán)右移程序?qū)嵱?xùn)模塊二手動控制的循環(huán)彩燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)MOVP0，A；不是第1和第8個開關(guān)閉合，就輸出開關(guān)當(dāng)前狀態(tài)

LCALLDEL500ms；延時500msSJMPLOOPROTLEET：；左循環(huán)程序MOVA，#0FEH

RETURN：MOVP0，A；最右側(cè)燈點(diǎn)亮LCALLDEL500msRAL；循環(huán)左移JNBP1.0，RETURN；第1個開關(guān)還閉合嗎？SJMPLOOPROTRIGHT：；循環(huán)右移程序MOVA，#7FHRETURN1：MOVP0，A；最左側(cè)燈點(diǎn)亮LCALLDEL500msRRAJNBP1.7，RETURN1；第8個開關(guān)還閉合嗎？SJMPLOOP實(shí)訓(xùn)模塊二手動控制的循環(huán)彩燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)DEL500ms：；延時500ms子程序

MOVR3，#5LOOP3：MOVR4，#200LOOP2：MOVR5，#250LOOP1：DJNZR5，LOOP1DJNZR4，LOOP2DJNZR3，LOOP3RETEND實(shí)訓(xùn)模塊二手動控制的循環(huán)彩燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)三、系統(tǒng)軟硬件聯(lián)合調(diào)試1.軟件程序總體仿真（1）打開WAVE仿真軟件，選擇“新建文件”，輸入分支結(jié)構(gòu)系統(tǒng)軟件程序。（2）保存新建文件，擴(kuò)展名必須為“.ASM”或“.asm”。（3）選擇“新建項(xiàng)目”，加入剛保存的新建文件。（4）保存新建項(xiàng)目，系統(tǒng)自動添加項(xiàng)目名稱的擴(kuò)展名。（5）仿真器設(shè)置中，在“語言”選項(xiàng)里選“偉福匯編器”。（6）在“項(xiàng)目”菜單中選“編譯”或按F9鍵，進(jìn)行程序編譯。（7）根據(jù)編譯提示信息進(jìn)行修改，直到編譯成功，生成可執(zhí)行的十六進(jìn)制文件“.HEX”。（8）打開CPU窗口和外設(shè)端口，“單步運(yùn)行”或設(shè)置好斷點(diǎn)進(jìn)行“連續(xù)運(yùn)行”。實(shí)訓(xùn)模塊二手動控制的循環(huán)彩燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序仿真窗口如圖3-11所示圖3-11分支結(jié)構(gòu)彩燈程序仿真圖實(shí)訓(xùn)模塊二手動控制的循環(huán)彩燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)問題

結(jié)合分支結(jié)構(gòu)仿真過程，“JNBP1.0，RETURN”和“JNBP1.7，RETURN1”的作用是什么？把這兩條語句去掉，會出現(xiàn)什么樣的問題？實(shí)訓(xùn)模塊二手動控制的循環(huán)彩燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.手動控制彩燈系統(tǒng)軟硬件聯(lián)合調(diào)試（1）把單片機(jī)從電路板上取下，放到編程器上。（2）打開