项目二8位流水灯的单片机控制
项目二：8位流水灯的单片机控制v项目目标 v项目任务 v项目分析 v项目预备知识 v项目实施 v知识点链接 项目目标通过单片机控制8个发光二极管的 顺序点亮，学会使用MCS-51单片机芯 片的P1口进行输出控制，进一步学习 汇编程序的分析方法，并能熟练运用 RR、RL等基本指令。 项目任务要求应用AT89C51芯片，控制8个发光二极管 的有序亮灭，呈现流水灯的效果。设计单片机控制 电路并编程实现此功能。 项目分析利用单片机P1口连接8个发光二极管，利用各 引脚输出电位的变化，控制发光二极管的亮灭。P1 口各引脚的电位变化可以通过指令来控制，为了清 楚地分辨发光二极管的点亮和熄灭，在P1口输出信 号由一种状态向另一种状态变化时，编写延时程序 实现一定的时间间隔。项目预备知识：项目预备知识：循环移位指令ü RL A 将累加器A中的数据依次左移一位 ü RR A 将累加器A中的数据依次右移一位ü RLC A 将累加器A中的数据连同进位标志 位 CY一起依次 左移一位ü RRC A 将累加器A中的数据连同进位标志位CY一起依次右移一位RL ARR ARLC ARRC AA.7 A.0A.7 A.0A.7 A.0CYCYA.7 A.0后两条指令，影响P标志和CY。循环移位指令（4条）例：若A=5CH，CY=1，执行RLC A后，对RLC、RRC指令，在CY=0时 Ø RLC相当于乘以2 Ø RRC相当于除以2结果：A=B9H，CY=0，P=10101 110011011 10010CLR A 将累加器A中的数据清零CPL A 将累加器A中的数据取反 项目预备知识：项目预备知识：清清0 0与取反指令与取反指令取反：CPL A ；/AA 例：若A=5CH，执行CPL A结果：A=A3H清0：CLR A ；0A在项目一和项目二中，为了能清晰的分辨出蜂鸣器 的鸣叫和发光二极管的变化，我们进行了延时程序的编写 。CPU执行完延时程序耗费的时间即是我们所要延时的 时间，通常可以利用时钟频率、指令周期结合寄存器中的 数据进行延时时间的计算。延时程序如下：DELAY:MOV R7,#10 ；1µS D0:MOV R6,#100 ; 1µSD1:MOV R5,#200 ; 1µSD2:DJNZ R5,D2 ; 2µSDJNZ R6,D1 ; 2µS DJNZ R7,D0 ; 2µSRET项目预备知识：项目预备知识：软件延时程序的时间计算采用12MHz的晶振，则一个机器周期是1µS，“MOV R7，#10”是一条单周期指令，执行1次需要1µS（关于指令 的执行周期可以查附录二）。“DJNZ R5，D2”是双机器周 期指令，执行1次需要2×1=2µS。计算第1层循环（D2 ）的 时间：200×2µS=400µS第2层循环（D1 ）的时间：（1+400+2）×100=40300µS 第3层循环（D0 ）的时间：（1+40300+2）×10=403 030µS0.4S（一）设计思路在AT89C51单片机芯片及基本外围电路组成的 单片机最小系统基础上，利用P1口的8个引脚控制8 个发光二极管。由于发光二极管具有普通二极管的 共性-单向导电性，因此只要在其两极间加上合适 的正向电压，发光二极管即可点亮；将电压撤除或 加反向电压，发光二极管即熄灭。根据发光二极管 的特性，结合单片机P1口的输出信号，即可实现流 水灯的控制效果。项 目 实 施一、硬件电路设计（二）电路设计 1、P1口结构及流水灯电路左图是P1口中某一位的 位结构电路图。P1口为8位准 双向口，每一位均可独立定义 为输入或输出口，当作为输出 口时，1写入锁存器，T2截 止，内部上拉电阻将电位拉至 “1“，此时该口输出为1；当0写 入锁存器， ,T2导通，输出则 为0。作为输入口时，锁存器置 1，T2截止，此时该位既可以 把外部电路拉成低电平，也可 由内部上拉电阻拉成高电平， 所以P1口称为准双向口。P1.0P1.7: 准双向I/O口（内置了上拉电阻）21DQCK/Q读引脚=0读锁存器=0写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻（1）P1.0P1.7作为输出口【输出1】21DQCK/Q读引脚=0读锁存器=0写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻输出数据 = 1 时110截 止=121DQ CK/Q读引脚=0读锁存器=0写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻输出数据 = 0 时001=0导 通（2）P1.0P1.7作为输出口【输出0 】21DQCK/Q读引脚 =1读锁存器=0写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻输入数据时，要先对其写“1”110截 止（3）P1.0P1.7作为输入口发光二极管的连接方法： 若将它们的阴极连接在一起， 阳极信号受控制，即构成共阴 极接法，如图a所示；若将它们 的阳极连接在一起，阴极信号 受控制，则构成共阳极接法， 如图b所示。由于P1口引脚输 出高电位时电压大约是5V，为 保证发光二极管的可靠工作， 必须在发光二极管和单片机输 出引脚间连接一只限流电阻。 本项目选用硅型普通发 光二极管，限流电阻取220。 P1口控制流水灯（8个发光二极管）电路综合以上的分析，得到下图所示电路原理图。（三）材料表从原理图可以得到实现本项目所需的元器件。元器件的选择应 该合理，以满足功能要求为原则，否则会造成资源的浪费。序号 元件名称 元件型号 元件数 量 备备注 1单单片机芯 片 AT89C511片DIP封装 2发发光二极 管5 1只普通型3晶振1只12MHz 4电电容30pF 2只瓷片电电容22uF 1只电电解电电容 5电电阻200 8只碳膜电电阻10k 1只碳膜电电阻 6按键键1只无自锁锁1只带带自锁锁740脚IC座 1片安装AT89C51芯片8导线导线若干二、 控制程序的编写 （一）绘制程序流程图本控制使用简单程序设计中的顺序结构形式实现， 程序结构流程图如下图。（二）编制汇编源程序标标 号操作码码操作数指令意义义（注释释） ORG0000H；伪伪指令，指明程序从0000H单单元开始存放 LJMPMAIN2；控制程序跳转转到“MAIN2”处执处执 行 ORG0200H；主程序从0200H单单元开始 MAIN2:MOVP1，#0FEH；将立即数FEH送累加器A，L0亮 LCALLDELAY；调调用DELAY（延时时）程序MOVP1，#0FDH； L1亮LCALLDELAY MOVP1，#0F7H；L2亮 LCALLDELAY MOVP1，#0F7H；L3亮LCALLDELAYMOVP1，#0EFH；L4亮LCALLDELAY MOVP1，#0DFH ；L5亮 LCALLDELAY标标 号操作码码操作数指令意义义（注释释）MOVP1，#0BFH；L6亮LCALLDELAY MOVP1，#7FH； L7亮 LCALLDELAY；将立即数FEH送累加器A，L0亮 SJMP$；重复执执行本条指令（程序结结束）ORG0F00H； 延时时程序从0F00H开始DELAY:MOVR7，#10；将立即数10送通用寄存器R7 D0:MOVR6，#100；将立即数100送通用寄存器R6 D1:MOVR5，#200；将立即数200送通用寄存器R5 D2:DJNZR5，D2；根据R5减1后的内容判断程序执执行方向DJNZR6，D1；根据R6减1后的内容判断程序执执行方向DJNZR7，D0；根据R7减1后的内容判断程序执执行方向RET；子程序返回指令 END；程序结结束标记标记2、程序执行过程ORG 0000HLJMP MAIN2ORG 0200HMAIN2：MOV P1，#0FEH； L0 亮LCALL DELAYMOV P1，#0FDH； L1 亮LCALL DELAYMOV P1，#0FBH ； L2 亮LCALL DELAYMOV P1，#0F7H ； L3 亮LCALL DELAYMOV P1，#0EFH ； L4 亮LCALL DELAYMOV P1，#0DFH ； L5 亮LCALL DELAYMOV P1，#0BFH ； L6亮LCALL DELAYMOV P1，#7FH ； L7亮LCALL DELAYSJMP $；重复执行本条指令ORG 0F00HDELAY: MOV R7,#10D0: MOV R6,#100D1: MOV R5,#200D2: DJNZ R5,D2DJNZ R6,D1DJNZ R7,D0RET ；子程序返回指 令END ；程序结束标记在本项目中，利用P1口实现8个发光二极管的流水灯控制，主要利用 了送数指令，将要显示的现象对应的数据通过P1口送出。在编写控制程 序时，应首先将每个对应现象分析清楚，比如：要让L3亮，其余发光二 极管灭，则P1口的数据应为11110111B；要让L7亮，则P1口的数据应为 01111111B。然后找到能实现此操作的指令即可。下面使用我们在本项目中学习的移位指令编写程序如下：ORG 0000H ORG 0F00H LJMP MAIN2 DELAY:MOV R7 ,#10ORG 0200H D0:MOV R6 ,#100MAIN2：MOV A，#0FEH D1:MOV R5, #200XH：MOV P1，A D2:DJNZ R5,D2LCALL DELAY DJNZ R6,D1RL A DJNZ R7,D0LJMP XH RETEND知 识 点 链 接分析后可知,本段程序与项目中给出的参考程序功能相似，但是指令数量较少，所占存储器空间较小。根据 发光二极管的点亮次序，通过分析每次给P1口所送数据 ，发现不断变换的是数据中“0”的位置。若点亮次序是从 L0L7，则“0”是自低位（右）向高位（左）移动的， 符合指令“RL A”的功能。同时还可以总结出，若应用 “RR A”指令，则8个发光二极管的点亮次序是从L7L0。应用了移位指令后，程序更简洁易懂了，因此在今后 的学习中，应注意类似情况的处理。三 、程序PROTUES仿真与调试
