LED灯闪烁实验总结.doc

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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 10 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） CC253C 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 勺 P1 口的

2、P1_1 和 P1_0 管脚上。当 P1_1 为低电平时，LED1 上有电流流过，LED1 被点亮，反之 熄灭。 33V LED1 T 片 _ _ _ gS P11 LED3 - - 4T0R 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= （U UF）/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

3、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 95-633Q，电阻只要在此范围内即可，一般选择了 470Q的常用电阻。 从图 1-1 可以看出，如果要让 LED1 发光，需要设置 CC253C 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

4、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，贝嚅要 配置P1_1 为输出，然后在 P1_1 输出 1Hz 的脉冲信号。开始 图 1-2 程序逻辑流程图 （2） 10 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 7:0 SELP1_7:0 0 x00 R/W P1.7 到 P0.0 功能选择 0： 通用 1 / 0 1

5、: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 7:0 SELP1_7:0 0 x00 R/W P1.7 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 |= 0 x08 （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 &= 0 xF7 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

6、值表示延时了多少 ms。（本例使用的 cc253（单片机上电默认使用内部 RC 振荡器产生系统主时钟，内部主时钟 RC 振荡器频率为 16M Hz） void Delay_m$ un sig nedint time） unsigned int i, j; for（i=0; itime; i+） for（j= 0; j50Q 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 保存变量啲值。 根据 cc253（数据手册和用户指南上对

7、 8051 内核的介绍，cc253（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 0 x0097 PC 指针将调转到地

8、址 00009 拠出延时循环，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，否则 PC 指针跳转到地址 00007 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

9、 000091-000095 000071-00008 段是 C 语言代码 for(j=0; j50Q j+)的汇编 指令。每次循环，地址 00091-00009 段指令执行 1 次，地址 000071-00008 段指令执行 500 次。查询 80C51 汇编指令集得到一次 for(j=0; j50Q j+)循环 CC253C 需要执行(6+13*500)个指令周期。 在上文中我们查询 CC253C 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Disasserrnly X Register 农to -ocoCodc 节 f OT(i = 0- it time； i+

10、) I) )ela7_n5 UJUUbP 7D OU OD006 80 19 ftT( (7 - 0 ; 000071 ES 0D0C7 24 01 000074 F0 000075 E9 0JQQ734 i or(j- 0; OOOC79F4 DD007B E U0U07叭 01 000090 40 EF 11017 Rb.JFUxOU SJMP 3xOOSA 3&oa：卄+)； MOV A PO 3A - OxUC -(J U -1 - 0 2 - D 3 - 0 4 & -5 D 0 1- 7 0 3B - 0 x00 -BR0 0 -BRI D BR2 = U -ER3 = 0 -ER

11、4 = 0 CRC - 0 - 0 1- ER7 = 0 二IPSE = nxnr 003082 EC ODOO 20Q?0C3F 000036 E 000037 34 a000063 FD :i or (i = 0 C 03008B E 0D0C3 9 0D0D8 E 030083 0300050 O MOV ADD AOxOl MOV R4 , A MOV 葺茁 ADDji,fasoo MOV RS, A time; UM- for(j=Q; 03Q091 78 00 QUO。咒 79 00 030095 80 E2 CLR M07 3U3B MOT SUBB JH匚 j500; j*):

12、 MOV MOV R0 0 x00 Sl.tfOxOQ 030C97 L=dl_ 2 .丄ac 39 LJMP ?BKET_FF na in 000091 12 00 54 LCALledl_Imt . :?rel*v F =0 U =0 L OV =0 l RS0 =0 -RSI =o k FO =u k AC =0 L CY -0 RO -QicOQ R1 =OsrQl R2 =0KF4 R3 =OKOI E4 =0 x00 =OzOO =OKOO R7 =OKOO SF =UxCS GFP = SPX = DPTH -OOOED 7CDAN=OKOO PC =OKOOGE Disasse

13、mUy R4.#OxOO 0JO07S F? omn?q D007A E0 f or(i = 0; i c 器周期。 假设所有指令都在一个机器周期内执行完成。 CC253C 执行一次 for(j = 0; j50Q 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，CC253C 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; j50Q j+)循环最 多需要 6*12+9*500+3*12*500 个机器周期。同理该次循环最多用时约 1400us

14、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CC253C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 莫块(CC2530 核心板与传感器底板，以后简称 CC2530 莫块)与仿真器连接， 仿真器用 USE 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：然后单击调试工具栏中的 GO 按钮。 步骤五：此时 LED1 指

15、示灯闪烁，贝 U 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： t* * fn mai n * brief The main fun cti on. * param None * return None * void mai n(void) /* LED1 初始化 */ Led1n it (); while(1) /* 开 LED1 */ LED1_ON (); /*延时约 500ms */ Delay_ms (500); /* 关 LED1 */ LED1_OFF (); /*延时约 500ms */ Delay_ms (500); lec 头文件: #

16、ifndef _LED_H #defi ne _LED_H #i nclude #defi ne LED1 P1_1 /*宏定义开 LED1 */ #defi ne LED1_ON() LED1 = 0 /*宏定义关 LED1 */ #defi ne LED1_OFF() LED1 = 1 /*函数声明部分 */ extern void Led1_ In it (void); exter n void Delay(u nsig ned int time); #en dif / _LED_H Led 灯控制文件:#i nclude #i nclude led.h /* * fn Led1nit

17、* brief LED1 in itializati on. * param None * return None */ void Led1ni t (void) /* 配置寄存器将 P1_1 配置成普通 I/O 口 */ P1SEL &=0 x02; /* 配置寄存器将 P1_1 配置成输出模式 */ P1DIR |= 0 x02; LED1 = 1; /* * fn Delay_ms * brief This is a delay fun cti on. * param (in )time - Delay time * return None */ void Delay_ms(u nsig

18、 ned int time) un sig ned int i, j; for (i = 0; itime; i+) for(j= 0; j500; 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 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 8051 更快: 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

19、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 编译器或汇编器编译，在功能上是等同的。但是，因为 8051 内核使用了不同于许多 其他 8051 类型的一个指令时序，带有时序循环的已有代码可能需要修改。而且，因为诸如定时器和 串行端口的外设单元不同于其他 8051 内核，包含使用外设单元 SFR 的指令的代码不能正确运行。 闪存预取默认不是使能的， 但是提高了 CPU 高达 33%的性能。 这一设置的代价是功率消耗略有 增加，但是因为这样更快，大多数情况下提高了能源消耗。闪存预取可以在 FCTL 寄存器中使能。