LED灯闪烁实验模板

1、课程名称：Zigbee技术及应用实验项目：LED灯闪烁实验指导教师：专业班级：姓名：学号：成绩：1. 实验目的（1） 学习单片机 IO口配置与驱动，实现指示灯LED1闪烁，频率为 1Hz；（2） 通过模块化编程，养成良好编程习惯。2. 实验设备（1） CC2530核心板一块；（2） 传感器底板一个；（3） 仿真器一个；（4） 方口 USB线一根；3. 实验原理3.1 硬件设计原理本实验的原理如图 1-1 所示。其中， LED1和 LED3都串联一个 R273和 R275限流电阻，然后连接到CC2530的 P1口的 P1_1和 P1_0管脚上。当P1_1为低电平时， LED1上有电流流过， LE

2、D1被点亮，反之熄灭。图 1-1 LED 灯原理图限流电阻 R的计算：图中 R273和R275限流电阻，其计算公式如下：R(UUF)ID(1-1)式中， U为电路供电电压， UF为LED正向压降， ID为LED的工作电流。对于普通 LED发光二极管，其正向压降：黄色为 1.4V 、红色为 1.6V、蓝 / 白色为 2.5V；点亮工作电流为 3-20mA。由图 1-1 可知，电路供电电压为 U=3.3V，LED1选择为黄色发光二极管（压降是 1.4V ），带入 (1-1) 式可得 R的取值范围是 95-633 ，电阻只要在此范围内即可，一般选择了 470的常用电阻。从图 1-1 可以看出，如果要

3、让 LED1发光，需要设置 CC2530对应的 I/O 口将 LED电平拉低。本实验我们只点亮 LED1指示灯，所以只要设置 LED1为低电平即可， 所以只要我们知道 LED1与CC2530哪个管脚相连就可以进行编程。随着这个思路我们在原理图中找到LED1与 CC2530芯片的 P1_1管脚连接，将 P1_1管脚拉低 LED1即被点亮。3.2 程序设计原理（1）主程序分析本实验的程序流程如图 1-2 所示，其重点 IO 口的配置。如果以 1Hz 的频率点亮 LED1闪烁，则需要配置 P1_1为输出，然后在 P1_1输出 1Hz的脉冲信号。开始初始化 I/O 口打开 LED1延时 500ms关闭

4、 LED1延时 500ms图 1-2 程序逻辑流程图（2）IO 端口配置P1 口通过特殊功能寄存器P1SEL（P1 口功能选择寄存器） 和 P1DIR（P1 口方向寄存器） 进行配置，其定义如下。P1SEL（P1 功能选择寄存器， P0SEL同理）：位号码名称复位R/W描述7:0SELP1_7:00x00R/WP1.7 到 P0.0 功能选择0：通用 I/O1： 外设功能P1DIR（P1 方向寄存器， P0DIR同理）：位号码名称复位R/W描述7:0SELP1_7:00x00R/WP1.7 到 P1.0 的 I/O 方向0： 输入1： 输出特殊功能寄存器的配置方法： 通过位操作实现对特殊功能寄

5、存器的配置。 【例如，如果需要对 P1SEL的第 3位设置为 1，则可用 P1SEL |= 0x08 (二进制表示为： 0000 1000 ) 来实现；如果需要对 P1SEL的第 3位设置为 0，则可用 P1SEL &= 0xF7来实现。】（3）延时子程序设计延时函数原型如下，在16M Hz主时钟频率下，参数time的值表示延时了多少ms。（本例使用的cc2530单片机上电默认使用内部void Delay_ms( unsignedRC振荡器产生系统主时钟，内部主时钟 int time )RC振荡器频率为16M Hz）unsignedinti ,j;for ( i =0;i<tim

6、e ;ifor ( j =0;j<500;+)j+);以上 C语言代码由IAR编译生成的汇编代码如图1-3 所示。结合 C语言的延时函数和从汇编指令我们可以看到寄存器R0/R1保存变量j的值， R2/R3保存参数time 的值， R4/R5保存变量 i 的值。根据 cc2530数据手册和用户指南上对 8051内核的介绍， cc2530内核为兼容标准 8051的单周期内核，大多数单字节指令在一个机器周期内都能执行完成。下面我们结合图 1-3 中的汇编指令详细分析一下延时时间的具体计算方法。此处我们忽略入栈代码段的时间消耗。地址 00006B-00006F：将参与比较计算的寄存器R4/R5清

7、零，然后跳转至 00008A执行。地址 00008A-00008F：R4/R5(变量 i) 与R2/R3(参数 time) 进行减法运算，如果两次都没没有产生借位，即 CY=0。则说明 R4/R5累加到了 time 指定的次数，程序执行到“ JNC 0x0097 ”PC指针将调转到地址 000097跳出延时循环，否则循序向下执行。地址 000091-000095：对 R0/R1清零，将 PC指针跳转到地址 000079执行。地址 00079-000080：清除借位寄存器值后将R0/R1与字面量 500进行减法运算，然后判断借位寄存器 CY的值，如果 CY=0则循序执行地址 000082处指令，

8、否则 PC指针跳转到地址 000071处执行。地址 000071-000078：将 R0/R1中保存的变量做自加 1操作。地址 000082-000089：将 R4/R5中保存的变量做自加 1操作。图 1-3延时函数汇编代码由以上分析可知，地址 000091-000095，000071-000080段是 C语言代码 for ( j =0; j <500; j +) 的汇编指令。每次循环，地址 00091-000095段指令执行 1次，地址 000071-000080段指令执行 500次。查询 80C51汇编指令集得到一次 for ( j =0; j <500; j +) 循环 CC

9、2530需要执行（ 6+13*500）个指令周期。在上文中我们查询 CC2530数据手册和用户手册得知 CC2530处理大多数单字节指令只需要一个机器周期。假设所有指令都在一个机器周期内执行完成。 CC2530执行一次 for ( j =0; j <500; j +) 循环最少需要（6+13*500）个机器周期。单片机一个机器周期等于一个时钟周期， CC2530一个时钟周期为 1/16M，所以该次循环最少用时约 400us。假设双字节指令需要的机器周期与标准 8051相同。CC2530执行一次 for ( j =0; j <500; j +) 循环最多需要 6*12+9*500+3

10、*12*500 个机器周期。同理该次循环最多用时约 1400us。由于 TI 没有开源 CC2530对汇编的取址和译码操作。 所以这里我们不能明确 CC2530指令每一个汇编指令的用时。 只能粗略估算。 上述代码中循环的 500次是一个经验值， 也可以借助示波器将 1ms的延时次数计算出来。4. 实验步骤步骤一：编写 LED灯闪烁程序，编译无误。步骤二：将 CC2530模块（ CC2530核心板与传感器底板，以后简称CC2530模块）与仿真器连接，仿真器用 USB连接线与电脑进行连接。步骤三： 点击 IAR软件中的 Download and Debug按钮进行编译下载。步骤四： 然后单击调试工

11、具栏中的 GO 按钮。步骤五： 此时 LED1指示灯闪烁，则成功；否则返回步骤一，直至调试成功。5. 实验部分参考代码main函数文件：/* fnmain* brief The main function.* param None* return None*/voidmain( void)/* LED1初始化 */Led1_Init();while( 1)/*开 LED1 */LED1_ON();/*延时约 500ms */Delay_ms( 500 );/*关 LED1 */LED1_OFF();/*延时约 500ms */Delay_ms( 500 );led 头文件：#ifndef_LE

12、D_H#define_LED_H#include <ioCC2530.h>#define LED1 P1_1/*宏定义开 LED1 */#define LED1_ON() LED1 = 0/*宏定义关 LED1 */#define LED1_OFF() LED1 = 1/*函数声明部分*/externvoidLed1_Init( void);externvoidDelay ( unsignedint time );#endif/ _LED_HLed灯控制文件：#include <ioCC2530.h>#include "led.h"/* fnLed1

13、_Init* briefLED1 initialization.* param None* return None*/voidLed1_Init( void)/*配置寄存器将P1_1 配置成普通I/O口 */P1SEL&= 0x02 ;/*配置寄存器将P1_1配置成输出模式*/P1DIR|=0x02 ;LED1=1 ;/* fnDelay_ms* briefThis is a delay function.* param(in)time - Delay time* return None*/voidDelay_ms( unsignedinttime)unsignedinti,j;for

14、( i = 0;i<time;i+)for( j = 0 ;j< 500 ;j+);6. 实验结果LED1指示灯闪烁一次，频率是1Hz。7. 附录：时钟周期知识扩展8051 CPU 简介增强型 8051 内核使用标准的8051 指令集。因为以下原因指令执行比标准的8051 更快：每个指令周期是一个时钟，而标准的8051 每个指令周期是12个时钟。消除了总线状态的浪费。因为一个指令周期与可能的内存存取是一致的，大多数单字节指令在一个时钟周期内执行。除了速度提高之外，增强型 8051 内核还包括结构上的改善：第二个数据指针一个扩展的 18 源中断单元8051 内核的对象代码兼容业界标准的 8051 微控制器。 即对象代码使用 8051 内核上执行的业界标准的 8051 编译器或汇