单片机实验报告——led灯控制器

微机实验报告 LED 灯控制器 指导教师： 专业班级 ： 姓名： 学号： 联系方式： 一、 任务要求 实验目的：加深对定时/计数器、中断、IO 端口的理解，掌握定时/计数器、中断的 应用编程技术及中断程序的调试方法。 实验内容：利用 C8051F310 单片机设计一个 LED 灯控制器 主要功能和技术指标要求： 1. LED 灯外接于 P0.0 端。 2. LED 灯分别按 2Hz，1Hz 和 0.5Hz 三种不同频率闪动，各持续 10s。 3. 在 LED 灯开始和停止闪烁时蜂鸣器分别鸣响 1 次。 4. 利用单片机内部定时器定时，要求采用中断方式。 提高要求： 使用按键（KINT）控制 LED 灯闪烁模式的切换。 二、 设计思路 C8051F310 单片机片上晶振为 24.5MHz,采用 8 分频后为 3.0625MHz ，输入时钟 信号为 48 个机器周期，所以 T1 定时器采用定时方式 1，单次定时最长可以达到的时 间为 1.027s，可以满足 0.5Hz 是的定时要求。 基础部分： 给 TMOD 赋值 10H，即选用 T1 定时器采用定时方式 1，三种频率对应的半周期时 间为 0.25s、0.5s、1s。计算得需给 TH1 和 TL1 为 C1H、B1H；83H、63H；06H、C6H。 要使闪烁持续 10s，三种模式需要各循环 40、20、10 次。 用 LOOP3:MOV C,PSW.5 ；PSW.5 为标志位，进定时器中断后置一 JNC LOOP3 代替踏步程序等待中断，以便中断完后回到主程序继续向下执行。 为了减少代码长度，可以采用循环结构，循环主题中，将 R1、R2 分别赋给 TH1、TL1，R7 为循环次数（用 DJNZ 语句实现） ；定时中断里，重新给 TH1、TL1 赋值 时同理。这样，循环时只要把定时时间和循环次数赋给 R1、R2、R7 即可，达到减少 代码长度的效果。 蜂鸣器也采用 T1 定时方式 1，定时一秒。 提高部分： 采用外部中断 0，下降沿触发。外部中断程序里置标志位 PSW.1 和 R0，PSW.5 用 于判断执行完一种模式后，是否跳出循环结束。R0 用于判断执行何种模式，每按一次后 RO 加一，第四次时就将 R0 和 PSW.5 清零,这样程序就又回到了基础部分的循序执行。 因为中断程序执行完后，会回到原来程序中断的地方，继续向下执行而给程序运行带 来诸多不便。所以，查看了 RETI 语句的实现形式：将栈顶压入 PCH，POP 后再将栈顶压入 PCL ，利用这个定义，只要将需要返回的地址压入 PCH 和 PCL 就能返回到指定地址。 三、 资源分配 P0.0:为 LED 灯控制端口，高电平触发。 P3.1：为蜂鸣器控制端口，高电平触发。 P0.1：为 KINT 键控制端口，下降沿触发。 R1、R2：用于存放计时器计时数据，R1 赋给 TH1、R2 赋给 TL1。 R7：存放三种模式的循环次数。 R0：在外部中断程序中赋值，用于判断采用何种模式。 PSW.1：为标志位，用于等待定时器中断，中断执行完清零，并在中断处向下继续 执行程序。 PSW.5：为标志位，用于判断执行一种中断还是三种，在外部中断程序中改变。 四、 流程图 1.主程序流程图（含提高部分）： 011 R0=2HR02H R10C1H 2BR728H R183H 26R714HR106H 2CR70AH YN NY ASE1 CASE2CASE3 1sTH1R1L2AR7 R7R7-1 R7=0NYPSW.1=0 A=14H A14H1sYN NNY Y case2case3 2.外部中断流程图 KINT PSW.11R0R0+1 R0=4HPSW.1R0 1PO DPTR036HLDPH NY 3.定时器中断流程图 TH1R1L2 PSW.1 LED(P0.) 五、 源代码 （含文件头说明、资源使用说明、语句行注释） ;* ;Filename: LED 灯闪烁.asm ;Decription: LED LED 灯分别按 2Hz，1Hz 和 0.5Hz 三种不同频率闪动，各持续 10s。 ; 在 LED 灯开始和停止闪烁时蜂鸣器分别鸣响 1 次。按一次按钮，LED 以 ; 2Hz 频率闪动；按第二次以 1Hz 频率闪动；按第二次以 0.5Hz 频率闪动； ; 第四次时又顺序执行三种模式（可以在任何时候按按钮，不必等上一模 ; 式闪烁完） ;Designed by: gxy ;Date: 2012.10.31 ;* $include (C8051F310.inc) LED BIT P0.0 ;LED 灯控制端口 BEEP BIT P3.1 ;蜂鸣器控制端口 KINT BIT P0.1 ;KINT 按钮端口 ORG 0000H ;复位入口 LJMP MAIN ORG 0003H ;外部中断 0 入口 LJMP T_KINT ORG 001BH ;定时器 1 入口 LJMP TIME1 MAIN: LCALL Init_Device ;初始化配置 MOV R0,#00H CLR LED ;关 led 灯 CLR BEEP CLR PSW.1 ;标志位 1 清零 CLR PSW.5 ;标志位 2 清零 SETB EA ;允许总中断 SETB EX0 ;外部中断 0 允许 SETB IT0 ;下降沿延触发 MOV TMOD,#10H ;置 T1 为定时方式 1 SETB ET1 ;定时器 T1 允许中断 ;* ;外部中断返回处，选择模式 ;* CHOO: CJNE R0,#02H,LOOP ;选择模式 LJMP CASE2 ;R0 等于 02H,跳转到模式 2 LOOP: JC CASE1 ;R0 小于 02H,跳转到模式 1 LJMP CASE3 ;R0 大于 02H,跳转到模式 3 ;* ;模式 1，2Hz 闪烁 10s ;* CASE1:MOV R1,#0C1H MOV R2,#0B1H MOV R7,#28H LJMP START ;* ; 模式 2，1Hz 闪烁 10s ;* CASE2:MOV R1,#83H MOV R2,#63H MOV R7,#14H LJMP START ;* ; 模式 3，0.5Hz 闪烁 10s ;* CASE3:MOV R1,#06H MOV R2,#0C6H MOV R7,#0AH LJMP START ;* ;闪烁控制程序 ;* START:LCALL VOICE ;蜂鸣 1s MOV TH1,R1 MOV TL1,R2 MOV A,R7 BACK: SETB TR1 ;开定时 LOOP1:MOV C,PSW.5 ;等待中断，中断会置一标志位 PSW.5 JNC LOOP1 ;中断结束，继续向下运行 CLR PSW.5 ;清零标志位 DJNZ R7,BACK ;循环，使闪烁达到 10s MOV C,PSW.1 JC THERE ; PSW.1 为 1 则只执行一种模式跳转到 THERE 等待 外 ;部中断 CJNE A,#14H,LOOP2 ;顺序执行时，判断下一模式 LJMP CASE3 ;A=14H 则跳转到模式 3 LOOP2:JC THERE LJMP CASE2 ;A14H 则跳转到模式 2 THERE:LCALL VOICE ;蜂鸣 1s SJMP $ ;踏步，等待外部中断 ;* ;蜂鸣器响 1s ;* VOICE:SETB BEEP ;开蜂鸣 MOV TH1,#06H MOV TL1,#0C6H CLR PSW.5 SETB TR1 ;开定时器 1 LOOP3:MOV C,PSW.5 ;等待中断 JNC LOOP3 CLR BEEP ;关蜂鸣 RET ;* ;外部中断 0 ;* T_KINT:SETB PSW.1 ;标志位 1 置一，用于判断是否顺序执行三种模式 INC R0 ;R0 加一，用于判断何种模式 CJNE R0,#04H,K_RET CLR PSW.1 ;R0 到 04H 时清零标志位和 R0 MOV R0,#00H K_RET: CLR TR1 ;关定时器 1 POP SP POP SP ;出栈两次 MOV DPTR,#0036H ;0036H 为选择处地址 PUSH DPL ;DPL 压入栈顶 PUSH DPH ;DPH 压入栈顶 RETI ;返回到知道位置 ;* ;定时器 1 中断 ;* TIME1: MOV TH1,R1 MOV TL1,R2 ;重新置数 SETB PSW.5 ;标志位置一 CLR TR1 ;关定时 CPL LED ;LED 取反 RETI ;* ;初始化配置 ;* PCA_Init: ;关闭看门狗 anl PCA0MD, #0BFh mov PCA0MD, #000h ret Timer_Init: ;定时器 1 初始化配置 mov TMOD, #010h mov CKCON, #002h ret Port_IO_Init: ;端口初始化配置 mov XBR1, #040h ret Interrupts_Init: ;中断初始化配置 mov IE, #009h ret Init_Device: lcall PCA_Init lcall Timer_Init lcall Port_IO_Init lcall Interrupts_Init ret END 六、 程序测试方法与结果、软件性能分析 1 、软件调试总体界面： 2 、定时器 1 测试 软件调试时 利用标志位用 LOOP1:MOV C,PSW.5 JNC LOOP1 语句，可以在中断返回后，在中断处继续向下执行代码 硬件调试时，可以顺序以 2Hz，1Hz 和 0.5Hz 三种不同频率闪动，各持续 10s，并 且蜂鸣器鸣叫 1s 正常 3、定时循环代码测试： 例如执行模式 1 定时 0.25s，要循环 40 次才能跳出 开始时，R7 为 28H 一次循环后 R7 为 27H 跳出循环时，R7 为 0 所以，定时循环程序正常 4、外部中断测试 如图，软件调试时，进入中断程序执行到 RETI 后，DPTR 被赋为 0036H，pc 在 00ACH 处 再执行一步 Pc 在 0036H 处，返回到了指定位置。所以，这说明不管程序运行到了哪里，只要按下 KINT 键，就会返回到指定位置，选择下一种模式运行。 Program Size: data=8.0 xdata=0 code=219 代码利用合理空行和注释，不仅在视觉上美化了，而且让各个子段程序的功能一目了然， 方便调试和检错 硬件调试时，在 C8051F310 单片机开发板上跑代码： 不按 KINT 键时，LED 灯以 2Hz，1Hz 和 0.5Hz 三种不同频率闪动，各持续 10s，在开始、结 束和切换模式时，蜂鸣器都响 1s， 按下一次时，LED 灯以 2Hz 闪烁 10s 后结束； 按下两次时，LED 灯以 1Hz 闪烁 10s 后结束； 按下三次时，LED 灯以 0.5Hz 闪烁 10s 后结束； 当按下第四次时，又切换回顺序执行三种模式， 在上述过程，蜂鸣器君鸣叫正常。 综上：此次程序，运行正常，很好的完成了要求的基础部分和提高部分 七、 思考题 .若想实现 3 种闪耀方式的持续时间在 5s-20s 范围内可调，且每种方式的持续时间各 不相同，应如何设计程序？ 答： 三种闪烁方式利用定时器执行，定时时间为 0.25s、0.5s、1s 通过循环次数来控制持续时间，所以只要改变循环次数，就能改变持续时间（初始持 续时间可设为 10s） 可以利用矩阵键盘来实现，通过键值扫描程序来判断按下了什么键，再通过键值 处理来执行按键的功能 可以设置 +键、 -键、和输入键 按下+键，寄存器如 R5 加一；按下-键，寄存器如 R5 减一 再按输入键后，模式 1 循环次数加 4* R5；模式 1 循环次数加 2* R5；模式 1 循 环次数加 1* R5，再执行程序来达到改变持续时间的功能。