單片機學(xué)習之六：基本I/O口試驗二：跑馬燈

　　一、試驗現象：

　　二極管從右至左依次發(fā)光。

　　二、試驗目的：

　　l 掌握寄存器A,Rn的使用方法

　　l 掌握左移指令

　　l 掌握延時(shí)程序的編寫(xiě)

　　三、任務(wù)分析：

　　電路圖同試驗1，有了上一個(gè)試驗的基礎，這個(gè)程序對我們就沒(méi)有什么難度啦。我們可以這樣作：

　　首先：mov p0,#ofeh(讓最右邊的燈亮)，然后經(jīng)過(guò)一段延時(shí)，再：mov p1,#ofdh，這樣依次賦值，直到：mov p0,#07fh(最左面的燈亮)。然后用ajmp指令返回，讓燈光再重新開(kāi)始循環(huán)。

　　這樣固然可以，但是程序不夠簡(jiǎn)單明了，我們要寫(xiě)8個(gè)mov語(yǔ)句。設想一下，假如有幾十個(gè)燈，那寫(xiě)起來(lái)不是麻煩死啦?

　　好在單片機有一條左移指令rl a，它的作用是把累加器a中的數循環(huán)左移。

　　順便說(shuō)一下累加器a，它是單片機中的最常用的寄存器，大部分單操作數的指令都以a作為操作對象(例如rl a);也有很多雙操作數指令的一個(gè)操作數取自a(例如mov a,#00h);還有加、減、乘、除等算數指令的運算結果也經(jīng)常保留在a中，或者ab寄存器對中。

　　所以我們的程序就可以這樣來(lái)實(shí)現啦：首先給a賦值，再輸出到p0;然后延時(shí);接下來(lái)把a中的數進(jìn)行左移。然后重復上面的過(guò)程就可以啦。

　　四、試驗程序

　　org 0000h

　　start: clr p1.5

　　mov a,#0feh ;給a賦立即數，執行之后，a中的數據是11111110

　　loop: mov p0,a ;把a中的數據傳輸到p0

　　lcall delay ;(1)

　　rl a ;(2)

　　ajmp loop ;返回標號為loop的指令

　　delay: mov r6,#02h ;(3)

　　del1: mov r5,#0ffh ;(4)

　　del2: djnz r5,del2 ;(5)

　　djnz r6,del1 ;(6)

　　ret ;(7)

　　end

　　注釋?zhuān)?/p>

　　1、這是一個(gè)子程序調用指令。在程序設計中，常常把具有一定功能的公用程序編成子程序，以便讓主程序調用。

　　該指令的執行過(guò)程是這樣的：當執行lcall指令后，程序就轉到lcall后面標號delay指定的程序處往下執行，當執行遇到ret指令時(shí)，就返回lcall指令下面的一條指令，即rl a指令。

　　從上面的分析，我們可以知道：標號為delay的程序應該是一段延時(shí)程序，那么它到底延時(shí)了多長(cháng)時(shí)間呢?我們一會(huì )給大家講解這個(gè)時(shí)間的計算方法，先往下看吧。

　　同樣，子程序調用也有兩條指令：acall和lcall。兩者的區別是：acall指令調用的子程序起始地址必須和acall后面的第一條指令在同一個(gè)2k區域的程序存儲器內;而lcall指令可以調用存放在程序存儲器中64K字節范圍內的任何地方的子程序。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是acall調用的范圍小，而lcall的范圍大。如果你拿不準的話(huà)，就用lcall吧。

　　2、這條指令的功能是：把累加器a中的內容向左移動(dòng)一位，最高位的內容A7被移動(dòng)到最低位A0，圖示如下：

　　3、現在我們來(lái)分析delay子程序的延時(shí)時(shí)間：

　　我們先看(3)(4)(5)(6)(7)這樣幾個(gè)語(yǔ)句：

　　(3)的意思是給r6賦值02h。r6是什么?我們好像以前沒(méi)有說(shuō)過(guò)。大家先知道它也是一個(gè)8位的寄存器就行啦，關(guān)于它的內容，我們下面在介紹。

　　(4)的意思和(3)類(lèi)似，不再贅述。

　　(5)應用了djnz指令，這個(gè)指令的意思是：減1不為0轉移。因此語(yǔ)句(6)的意思是：把r5中間存的內容減去1，如果不是0，就繼續執行該條語(yǔ)句，否則，執行下面的語(yǔ)句。

　　(6)根據上面的分析我們知道：(6)的意思是：把r6中的內容減1，如果不是0，就返回標號為del1的程序，重新給r5賦值0ffh，然后在對r5進(jìn)行減1運算。

　　從分析可見(jiàn)，如果延時(shí)程序執行完，djnz指令總的執行次數是：02h×0ffh，即2×255=510次。

　　可見(jiàn)，如果我們知道執行一次djnz指令的時(shí)間，我們就可以算出這個(gè)程序的延時(shí)時(shí)間了。那么執行一次djnz指令需要多少時(shí)間呢?

　　單片機的指令執行起來(lái)所花費的時(shí)間是不一樣的，有的指令執行時(shí)間短，只需要1個(gè)機器周期，而有的指令執行時(shí)間長(cháng)，需要4個(gè)機器周期。Djnz指令的執行時(shí)間是2個(gè)機器周期。

　　每一個(gè)機器周期又是多長(cháng)呢?從相關(guān)教材上，我們知道1個(gè)機器周期是振蕩周期的12倍。

　　而振蕩周期T=1/振蕩頻率=1/12MHZ

　　所以延時(shí)程序的總的延時(shí)時(shí)間是：2×255×2×12×(1/12MHZ)=1ms

　　好啦，現在把上面的程序下載到單片機中，你看到了什么?

　　怎么回事，所有的燈都亮啦!

　　當然啦，因為我們的延時(shí)太短啦，只有1ms，所以我們的眼睛根本分辨不出來(lái)。我們現在把延時(shí)增加為100ms，程序修改如下：

　　org 0000h

　　start: clr p1.5

　　mov a,#0feh

　　loop: mov p0,a

　　lcall delay

　　rl a

　　ajmp loop

　　delay: mov r7,#100 ;把1ms延時(shí)子程序執行100次

　　del1: mov r6,#02h

　　del2: mov r5,#0ffh

　　del3: djnz r5,del3

　　djnz r6,del2

　　djnz r7,del1

　　ret

　　end

　　現在再看看，一切正常啦，ok!

　　4、現在來(lái)看看寄存器R的問(wèn)題

　　單片機的存儲器結構和常見(jiàn)的微型計算機的配置方式不同，把程序存儲器和數據存儲器分開(kāi)。程序存儲器用來(lái)存放程序，數據存儲器用來(lái)存放程序運行需要的常數和變量。

　　單片機的數據存儲器分為內部存儲器和外部存儲器，用mov訪(fǎng)問(wèn)內部數據存儲器，用movx訪(fǎng)問(wèn)外部數據存儲器。

　　內部數據存儲器是最靈活的地址空間，一共有256字節。這256個(gè)字節被分為兩組：00h～7fh的低128字節是內部RAM區;80h～ffh的高128字節為特殊功能寄存器區。其中低128字節的地址分配如下圖所示：

　　從圖上可見(jiàn)，低128字節中，從00h～1fh共32個(gè)字節是四個(gè)通用的工作寄存器區，每一個(gè)區有8個(gè)工作寄存器，編號均為從R0～R7。

　　大家可能會(huì )問(wèn)，既然四個(gè)工作寄存器組的名字都叫R0～R7，那么，上面的程序中間用的寄存器到底是哪個(gè)呢?

　　當前程序使用的工作寄存器區是有程序狀態(tài)字PSW決定的。

　　那么PSW又在哪里呢?

　　剛才我們說(shuō)到80h～ffh的高128字節是特殊功能寄存器區，PSW就在這個(gè)區里面。這個(gè)區域還有很多別的特殊功能寄存器，大家可以參考相關(guān)資料。

　　PSW是一個(gè)8位的寄存器，它各位的說(shuō)明如下：

　　其中，決定選擇哪個(gè)寄存器區的是RS1和RS0這兩位，為00時(shí)，選擇0區;01時(shí)選擇1區;10時(shí)選擇2區;11時(shí)選擇3區。

　　大家可能會(huì )問(wèn)，程序中間并沒(méi)有給這個(gè)寄存器賦值，那么它到底選擇哪個(gè)區域呢?

　　由于單片機被復位后，所有的寄存器請零，所以在本程序中，缺省的使用的是0區的寄存器組。

　　5、課后練習

　　(1)、學(xué)習該試驗中出現的理論知識，包括程序存儲器，數據存儲器的地址分配，和相關(guān)指令。

　　(2)、編寫(xiě)一個(gè)跑馬燈程序，讓二極管從左至右發(fā)光，延遲時(shí)間是1s，即1000ms。注意，可不是把上面程序中的mov r7，#100，改成mov r7，#1000，那么簡(jiǎn)單哦。