高教社2024课件(刘小平)单片机应用技术项目2 LED动感灯箱设计与实现
48页1、项目2动态灯箱学习目标素质目标:1.通过需求分析、设计与制作等任务,培养学生自主学习能力,规范意识,安全意识。2.通过动感灯箱的创意设计,培养学生勇于实践和勇于创新的科学精神。知识目标:1.能概述MCS-51单片机并行输入/输出(I/O)端口的结构和功能。2.能使用单片机的时钟和时序。3.熟练使用C语言基本语句,能区别循环语句while、dowhile、for的语法特点。4.熟练应用延时程序设计。能力目标:1.能根据用户需求进行灯光控制系统设计。2.能够编写MCS-51单片机控制多路LED灯组合的驱动程序。3.会制作与调试LED动感灯箱。项目任务设计要求:LED动感灯箱控制系统的设计与实现,以MCS-51单片机为主控芯片,外接多个LED组成创意动感灯箱电路,通过编程实现多个LED的动态、个性化的显示。LED动感灯箱控制系统的设计与实现知识链接并行输入输出(I/O)端口l51系列单片机有4个I/O端口,每个端口都是8位准双向口,共占32根引脚。l每个端口都包括一个锁存器(即专用寄存器P0P3)、一个输出驱动器和输入缓冲器。l通常把4个端口笼统地表示为P0P3。l在无片外扩展存储器的系统中
2、,这4个端口的每一位都可以作为准双向通用I/O端口使用。l在具有片外扩展存储器的系统中,P2口作为高8位地址线,P0口分时作为低8位地址线和双向数据总线。知识链接P0口l用作通用I/O口作为输出口:当P0口用作输出口时,因输出级处于开漏状态,必须外接上拉电阻作为输入口:当P0口用作输入口时,必须先向该端口锁存器写入“1”l地址/数据总线输出P0口用于低8位地址总线和数据总线(分时传送)知识链接P1和P2口lP1口:用作通用I/O口,用作输入时,均须先写入“1”。l P2口:口:用作通用I/O口,用作输入时,均须先写入“1”;P2口用于高8位地址总线。知识链接P3口P3口用作通用I/O口,用作输入时,均须先写入“1”;引脚第二功能引脚第二功能P3.0RXD串行输入口P3.4T0定时计数器0P3.1TXD串行输出口P3.5T1定时计数器1P3.2INT0外部中断0(低电平有效)P3.6WR外部数据存储器写选通(低电平有效)P3.3INT1外部中断1(低电平有效)P3.7RD外部数据存储器读选通(低电平有效)P3口第二功能知识链接小结lP0P3口都能用作I/O口,用作输入时,均须先写入“1”
3、;用作输出时,P0口应外接上拉电阻;l在并行扩展外存储器或I/O口情况下,P0口用于低8位地址总线和数据总线(分时传送);P2口用于高8位地址总线;lP3口常用于第二功能,用户能使用的I/O口只有P1口和未用作第二功能的部分P3口端线。知识链接CPU时序单片机时序是指单片机执行指令时应发出的控制信号的时间序列。这些控制信号在时间上的相互关系就是CPU的时序。它是一系列具有时间顺序的脉冲信号。program B知识链接CPU时序机器周期指令周期时钟周期知识链接时钟周期与状态周期时钟周期晶振的振荡信号从晶振引脚2端送入内部时钟电路,该振荡信号被二分频,产生一个两相时钟信号P1和P2供单片机使用。CPU就是通过两相时钟P1和P2为基本节拍来协调单片机实现各部分的有效工作。振荡器脉冲信号经过时钟电路二分频之后产生的单片机时钟信号的周期(用S表示)称为状态周期。故一个状态周期S包含2个节拍,前一时钟周期称为P1节拍,后一时钟周期称为P2节拍。状态周期知识链接时钟周期1时钟周期是最小时序单位。2时钟周期=晶振周期或振荡周期Tosc=晶振频率(振荡频率fosc)的倒数。3若晶振为12MHz,则时钟周
4、期=1/12us。Clock Cycle知识链接机器周期1CPU完成一项基本操作(取指令、存储器读写等)所消耗的最短时间。2MCS-51的机器周期时间是不变的,一般为12个时钟周期或6个状态周期组成。即机器周期=12个时钟周期或6个状态周期。3若晶振为12MHz,则机器周期=12*1/12us(时钟周期)=1us。知识链接指令周期指令周期1取出并执行一条指令的时间。2MCS-51的指令按指令执行的时间可分为:单周期、双周期和四周期(只有乘法和除法两条指令),所以指令周期不尽相同,可能包括一到四个不等的机器周期。3如MCS-51外接晶振为12MHz,机器周期是1us,则指令周期=(14)=(14)=14us.。知识链接时钟周期、机器周期、指令周期的计算【例2-1】MCS-51的时钟周期、机器周期、指令周期是如何分配的?当晶振频率分别为6MHz和12MHz时,一个机器周期为多少s?解:MCS-51单片机每个状态周期包含2个时钟周期,1个机器周期有6个状态周期,每条指令的执行时间(即指令周期)为14个机器周期。当f=6MHz时,时钟周期=1/f=1/6s,机器周期=(1/6)12s=2s当f
5、=12MHz时,时钟周期=1/f=1/12s,机器周期(1/12)12s=1s知识链接小结l时钟周期、机器周期和指令周期均是单片机时序单位。l时钟周期是最小时序单位。l机器周期是单片机计算其它时间值(如波特率、定时器的定时时间等)的基础时序单位。l1个指令周期=(14)个机器周期l1个机器周期=12个时钟周期(晶振频率倒数)l1个时钟周期=晶振频率倒数 知识链接C语言基本语句函数体变量声明语句执行语句表达式语句表达式;如:x=y+z;流程控制语句条件判断语句if语句、switch语句;循环执行语句dowhile语句、while语句、for语句;转向语句break语句、goto语句、continue语句、return语句。函数调用语句函数名(实际参数表);delay(100);复合语句空语句;知识链接C语言三种结构根据给定的条件是否满足执行A块或B块顺序执行AB块根据终止条件是否满足执行循环体b)直到型循环a)当型循环知识链接for语句for循环是当型循环,for循环常用于循环次数已定的情况。【一般格式】【一般格式】【流程图】lfor(表达式1;表达式2;表达式3)循环主体;重复要做的事
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