RUNLED电子版本

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。RUNLED-基本輸出埠實習霹靂燈實習目的：瞭解MCS-51基本輸出埠的使用瞭解MCS-51組合語言的寫法以MCS-51的輸出埠控制LED實習功能：利用8個LED，作霹靂燈由最左邊第一個LED先亮再來亮第二個LED，第三個LED每次只亮一個LEDLED亮到最右邊的時候，重新開始重複上述LED亮的動作，永不停止每次轉換LED時間為0.5秒顯示圖型：表LED亮：表LED熄硬體分析：要達成本實習所需的功能，除了MCS-51外，尚須LED的驅動電路，以驅動LED，因此其硬體方塊圖如下：硬體方塊圖：MCS-51L

2、ED電路(含驅動電路)(含：重置(Reset)電路振盪電路)圖4-1.1霹靂燈方塊圖MCS-51電路：MCS-51電路包含了，重置(Reset)電路，OSC振盪電路，這部份如果使用者，使用ICE(模擬器)作實驗，亦可不接，因為ICE內部，己經有這些電路，但接了也無妨，可以經由一般的ICE功能選項中，選擇要用內部振盪器(ICE內)，或是外部振盪器(自己接的振盪電路)，其詳細電路如下：目前使用內部記憶體接VCC若用外部記憶體則接GND振盪電路，若用ICE可以不接重置按鈕，當機時用RESET電路，利用開機時電容的充電時間，作自動重置的工作，若用ICE可以不接圖4-1.2MCS-51CLK和OSC電路

3、LED驅動電路：當PORTx.x為Lo時LED導通會亮導通時R為限流電阻，可決定LED的亮度所以適當的控制PORTx.x為Lo或Hi即可控制LED是否亮（PORTx.x為8051四個埠中任一位元皆可）圖4-1.3LED驅動電路注意：一般目前使用的MCS-51大都是CMOS元件，因此輸出時電流較小，LED可能不太亮，因此建議可在MCS-51和LED之間再加一個緩衝器(74244)以增加驅動能力，提高LED的亮度如下：可用排阻圖4-1.4以緩衝器(74LS244)驅動LED在本實習中，以埠(Port2)來驅動LED，使用者亦可使用其它的I/O埠，但若使用埠(Port0)，則注意須在Port0加提昇

4、電阻，否則將無法驅動LED亮。完整電路圖：將上述兩個電路圖結合起來，即為本實習之完整的電路圖。如下：VCC:20PinGND:10PinVCC:40PinGND:20Pin圖4-1.5霹靂燈完整電路圖實習接線：若以本書之ALI_MCS-51實驗板作本實習，則僅需依下列步驟即可完成本實習之硬體電路：JP1開路(使用內部記憶體)；JP2開路，JP3短路(以JUMP連接，使用12MHz之振盪器)；將LED板(ALI_MCS-51_002)，以排線或直接插入實驗母板(ALI_MCS-51_001)上的PORT2-1上。如圖4-1.6：圖4-1.6實驗模板之接線軟體分析：在本實習中，將以三種較常用的方法

5、，介紹如何控制LED的亮或熄，來達到本實習的功能要求，此三種方法分別為：立即定址法、旋轉法、查表法，以下分別介紹這三種方法：方法一：立即定址法此種方法是將欲顯示的LED，透過控制埠(本實習使用埠2)，直接送”Lo”，而對不顯示的LED則送”Hi”即可。軟體架構：LED_PORT:REGP2(使用埠2來控制LED)宣告用那一個埠控制LEDORG0H(8051重置後會從位址0H，開始執行程式)宣告記憶體載入位址(讓CPU能正確的到此位址執行程式)宣告段主程式段$1:MOVLED_PORT,#01111111B(使用埠2來控制LED)將第一個LED控制訊號送到LED控制埠(P2)ACALLDELAY

6、0.5秒(呼叫時間延遲副程式)LED要亮0.5秒必須延遲0.5秒時間CPU執行延遲副程式0.5秒後返回主程式執行延遲程式延遲時間0.5秒ACALLRETMOVLED_PORT,#10111111B(使用埠2來控制LED)將第二個LED控制訊號送到LED控制埠(P2)SJMP$1(重頭開始循環顯示)第八個LED動作完畢後應跳回步驟一重新顯示END(程式段到此結束)結束圖4-1.7以立即定址法製作霹靂燈之軟體架構使用指令：MOV(搬移指令)：用來將資料送到控制埠；ACALL(副程式呼叫指令)：用來呼叫延遲副程式，此副程式控制LED變化時間；SJMP(短程跳躍指令)：用來造成無窮迴圈，使LED燈號循

7、環顯示。主程式段流程如下：開始$1:MOVLED_PORT,#01111111BACALLDELAY0.5S$1亮第個LED延遲0.5秒MOVLED_PORT,#10111111BACALLDELAY0.5S亮第二個LED延遲0.5秒MOVLED_PORT,#11011111BACALLDELAY0.5S亮第三個LED延遲0.5秒MOVLED_PORT,#11101111BACALLDELAY0.5S亮第四個LED延遲0.5秒MOVLED_PORT,#11110111BACALLDELAY0.5S亮第五個LED延遲0.5秒MOVLED_PORT,#11111011BACALLDELAY0.5S

8、亮第六個LED延遲0.5秒MOVLED_PORT,#11111101BACALLDELAY0.5S亮第七個LED延遲0.5秒MOVLED_PORT,#11111110BACALLDELAY0.5S亮第八個LED延遲0.5秒SJMP$1跳回亮第一個LED圖4-1.8立即定址法製作霹靂燈之主程式流程圖主程式解析：上述流程圖中，其對應的指令，如：MOVLED_PORT,#11111110B其中：LED_PORT：表示本實習控制LED的輸出埠，此埠視實際硬體電路而定，在本實習中，使用埠2，所以在程式的初始位置要加以定義如下：LED_PORTREGP2;表示LEDPORT使用埠2#11111110B：表

9、示使用立即定址法，最低位元(BIT0)為”Lo”，其餘為”Hi”，後面的B表示使用二進位表示法。ACALLDELAY0.5；表示呼叫延遲0.5這個副程式SJMP$1；直接跳回區域標題$1的地方繼續執行另外要注意的是，程式中若有使用標題的地方，如$1則在撰寫程式(KEYIN)時，標題名稱需在該行第一個位置的地方，其它指令，則至少要空一個空格。；副程式解析：本程式應使用延遲0.5秒副程式，所以還需寫一個延遲0.5秒的副程式。延遲0.5秒：最方便的延遲方法即是用迴圈方式延遲，因每一個指令執行，都佔一定的時間，因此可利用同一個指令被重複執行多次，來.達到時間延遲的目的。使用指令：MOV(搬移指令)：用

10、來設定迴圈數DJNZ(遞減分支指令)：用來控制迴圈數RET(副程式返回)：在任何副程式結尾，皆須使用此一指令在MCS-51中的迴圈指令有DJNZ，其指令格式如下：DIR為一直接定址或暫存器(R0R7)定址REL為一標題名稱DJNZDIR，RELDJNZ其動作為先將DIR的內容減一，減完後會自動檢查是否為，若是執行下一行指令，若不等於執行REL所指位址上的指令。其流程如下：(DIR)(DIR)-1執行REL所指位址上的指令否(DIR)=0?執行下一行指令是圖4-1.9指令DJNZ的執行流程DJNZ指令每執行一次要花費二個機械週期(24個Clock)的時間，相當於2us(使用12MHz的Clock

11、)，所以只要適當的控制該指令中REL所指的位址，即可重複執行本指令，亦即將REL指到自己。如下指令格式，及流程：$1:DJNZ，$1$1(DIR)(DIR)-1否(DIR)=0?是圖4-1.10以DJNZ產生時間延遲的方法在上圖中，吾人只要適當的設定DIR的內容值即可達到延遲不同時間的功能，例如使用R0當DIR，而要延遲200us，則只要將R0的值設定為100，即可重複執行100次，每次2us所以可以延遲200us。如下：$2:MOVR0,#100（設定迴圈執行100次）$2(R0)100$1(R0)(R0)-1$1:DJNZR0,$1（重複執行100次）否(R0)=0?是圖4-1.11產生2

12、00us時間延遲的方法上述迴圈R0被設定為100，因此DJNZ這一行指令，將被執行100次，每次2us，將可延遲200us，若以同樣方法將上述指令再重複執行100次，即可延遲100*200us20ms，也就是在上述的迴圈外面再加一層迴圈。如下：外層執行100次延遲100(200+1)us約20ms$3:MOVR1,#100(R1)100$2$2:MOVR0,#100(R0)100$1內層執行100次共延遲200us(R0)(R0)-1$1:DJNZR0,$1否(R0)=0?是(R1)(R1)-1(R1)=0?DJNZR1,$2圖4-1.12以雙層迴圈產生20ms時間延遲的方法同理如果要延遲0.

13、5秒，則利用上述方法，將延遲20ms的程式再重複執行25次即可，因25*20ms=0.5s，設使用R2來重複執行25次，其流程如下：最外層執行25次延遲25(20ms+1us+2us)約0.5秒MOVR2，#25$3：第二層執行100次延遲100(200+1)us約20msMOVR1，#100$2：MOVR0，#100最內層執行100次共延遲200us$1：DJNZR0，$1DJNZR1，$2DJNZR2，$3圖4-1.130.5秒時間延遲說明所以延遲0.5秒的片段程式即如上所示：如需改變延遲時間，則修改R0、R1、R2的值即可延遲時間為Delaytime=R2*(R0*2)+3)*R1+3)

14、us約為R2*R1*R0us而要達到由左至右循環的霹靂燈功能的完整程式如下：程式4-1.1以立即定址法撰寫霹靂燈；使用I/O埠宣告；LED_PORT:REGP2；以埠2控制LED(視硬體實際接法而定)；起始位址宣告；因MCS-51經重置以後，會從位址0H的指令開始執行，所以要宣告從0開始；ORG0H；告訴編輯程式程式碼0H開始；主程式；使用副程式：延遲0.5秒(DELAY0.5s)；$1：MOVLED_PORT,#01111111B；亮左邊第一個LEDACALLDELAY0.5S；呼叫延遲0.5秒副程式MOVLED_PORT,#10111111B；亮左邊第二個LEDACALLDELAY0.5S

15、；呼叫延遲0.5秒副程式MOVLED_PORT,#11011111B；亮左邊第三個LEDACALLDELAY0.5S；呼叫延遲0.5秒副程式MOVLED_PORT,#11101111B；亮左邊第四個LEDACALLDELAY0.5S；呼叫延遲0.5秒副程式MOVLED_PORT,#11110111B；亮左邊第五個LEDACALLDELAY0.5S；呼叫延遲0.5秒副程式MOVLED_PORT,#11111011B；亮左邊第六個LEDACALLDELAY0.5S；呼叫延遲0.5秒副程式MOVLED_PORT,#11111101B；亮左邊第七個LEDACALLDELAY0.5S；呼叫延遲0.5秒副

16、程式MOVLED_PORT,#11111110B；亮最右邊的LEDACALLDELAY0.5S；呼叫延遲0.5秒副程式SJMP$1；回到步驟重新開始；延遲0.5秒；DELAY0.5S：；延遲0.5秒副程式MOVR2，#25；設定最外層迴圈25次$3：MOVR1，#100；設定第二層迴圈100次$2：MOVR0，#100；設定最內層迴圈100次$1：DJNZR0，$1；最內層迴圈延遲200usDJNZR1，$2；第二層迴圈延遲20msDJNZR2，$3；最外層迴圈延遲0.5sRET；副程式返回，配ACALL指令；程式結束；END；告訴編輯程式，結束編輯；利用此種立即定址法所撰寫之程式，最為簡單易

17、懂，但程式較無彈性，日後若要修改顯示的燈號，須到程式中，一行一行指令慢慢的修改，所以在本實習另介紹兩種寫程式的方法。方法二：旋轉法在MCS-51中共有四個旋轉指令供使用者使用，而這四個旋轉指令的運算元都是累加器A也就是說使用者僅能在累加器A中完成旋轉的動作，其四個指令為：RLA：左旋轉，將累加器A的各位元往左移一位元累加器A往左旋轉A7A6A5A4A3A2A1A0動作：累加器A的各位元往左移一位元原第七位元(A7)移到第0位元(A0)RLCA：左旋轉含進位旗標累加器A進位旗標往左旋轉A7A6A5A4A3A2A1A0C動作：累加器A的各位元往左移一位元原第七位元(A7)移到進位旗標(C)原進位旗

18、標(C)移到第0位元(A0)RRA：右旋轉，將累加器A的各位元往右移一位元累加器A往右旋轉A7A6A5A4A3A2A1A0動作：累加器A的各位元往右移一位元原第位元(A0)移到第七位元(A7)RRCA：右旋轉含進位旗標累加器A進位旗標往右旋轉A7A6A5A4A3A2A1A0C動作：累加器A的各位元往右移一位元原第位元(A0)移到進位旗標(C)原進位旗標(C)移到第七位元(A7)在本實習中，可以用右旋轉的方式，來達到LED往右移的目的，其軟體架構如下：軟體架構LED_PORT:REGP2(使用埠2來控制LED)宣告用那一個埠控制LEDORG0H(8051重置後會從位址0H，開始執行程式)宣告記憶

19、體載入位址(讓CPU能正確的到此位址執行程式)宣告段主程式段MOVA,#01111111B(只有累加器A才可以旋轉)設定LED初始圖樣(初始圖樣存在累加器A)(以利旋轉指令的操作)$2:MOVLED_PORT,A(LED控制埠為埠2)$2顯示LED(累加器的值放到LED埠)LED要亮0.5秒必須延遲0.5秒時間ACALLDELAY0.5秒(呼叫時間延遲副程式)CPU執行延遲副程式0.5秒後返回主程式ACALL執行延遲程式延遲時間0.5秒RETRRA(右旋轉LED會往右移一個)將累加器A的值右旋轉(LED往右移)SJMP$2(回步驟2繼續執行)跳回步驟2繼續顯示結束圖4-1.14以旋轉法製作霹靂

20、燈之軟體架構由於只有累加器A才可以旋轉，所以把要顯示的第一個圖放在累加器A中，以後要顯示時就將累加器A的值搬到LED埠即可。使用旋轉方式完成本程式：優點：程式流程較為簡捷修改顯示圖案時，只要修改第一個原始圖案(LED)即可缺點：顯示的圖案較無變化，僅能作移位、旋轉的變化程式4-1.2使用旋轉法撰寫霹靂燈；使用I/O埠宣告；LED_PORT:REGP2；以埠2控制LED(視硬體實際接法而定)；起始位址宣告；因MCS-51經重置以後，會從位址0H的指令開始執行，所以要宣告從開始；ORG0H；告訴編輯程式程式碼0H開始；主程式；使用副程式：延遲0.5秒(DELAY0.5S)；MOVA,#011111

21、11B；設定顯示LED最左邊亮$2:MOVLED_PORT,A；顯示LEDACALLDELAY0.5S；延遲0.5秒RRA；LED往右移一個位置，右旋轉一位元SJMP$2；跳到步驟(繼續顯示)；延遲0.5秒；DELAY0.5S：；延遲0.5秒副程式MOVR2，#25；設定最外層迴圈25次$3：MOVR1，#100；設定第二層迴圈100次$2：MOVR0，#100；設定最內層迴圈100次$1：DJNZR0，$1；最內層迴圈延遲200usDJNZR1，$2；第二層迴圈延遲20msDJNZR2，$3；最外層迴圈延遲0.5sRET；副程式返回，配ACALL指令；程式結束；END；告訴編輯程式，結束編輯

22、；方法三：查表法使用本方法首先必須建立一個顯示圖表檔(即先把要顯示的資料放入記憶體中)，如下：欲顯示的資料以二進制方式存入亦可以其它方式存入108H107H11111110B設顯示圖案從位址100H開始存放本存放位址使用者可自行決定(以ORG指定)亦可由編輯程式安排106H11111101B105H11111011B104H11110111B103H11101111B102H11011111B101H10111111B100H01111111B圖4-1.15查表法讀取顯示圖表內的資料，在MCS-51中讀取表格的方式只有兩種讀取程式記憶體用MOVC(讀取致能為PSEN)，亦可讀取內部記憶體指令格

23、式：MOVCA，A+DPTR功能：以DPTR+累加器A的值為位址，將該位址的值放入累加器A中。例：(DPTR)=100H，(A)=3，則MOVCA，A+DPTR2DPTR+A=100H+3H=103H累加器A在執行前的值1108H107H11111110B403H106H11111101B累加器A在執行後的值105H11111011B104H11110111B103H11101111B0EFHDPTR102H11011111B3101H10111111BDPTR目前為100H100H01111111B取出位址103H內的,資料放入累加器A圖4-1.16MOVC指令執行動作說明讀取外部記憶體用M

24、OVX(讀取致能為RD)指令格式：MOVXA，A+DPTR功能：將DPTR所指位址內的資料讀到累加器A。例(DPTR)=100HMOVXA，A+DPTR取出DPTR所指位址的資料放入累加器A21累加器A在執行前的值108H107H11111110B303H106H11111101B累加器A在執行後的值105H11111011B104H11110111B103H11101111B7FHDPTR102H11011111B101H10111111B100H01111111B圖4-1.17MOVX指令執行動作說明將記憶體內的值逐一讀出，放入輸出埠(本實驗使用埠2)，便可顯出逐一讀取表格內資料埠2110

25、8HLED驅動電路107H11111110B106H11111101B105H11111011B104H11110111B103H11101111B102H11011111B101H10111111B100H01111111B圖4-1.18以查表法控制霹靂燈之說明因為本實習使用內部記憶體，所以使用MOVC這個指令，其軟體架構如下：使用指令：CLR(清除指令)：清除累加器A的值MOVC(搬移指令)：將DPTR+A，所指的位址內資料，搬到累加器AINC(遞增指令)：用來使指標指到下一個顯示的資料位址宣告用那一個埠控制LED軟體架構LED_PORT:REGP2(使用埠2來控制LED)ORG0H(80

26、51重置後會從位址0H，開始執行程式)宣告記憶體載入位址(讓CPU能正確的到此位址執行程式)宣告段主程式段LED_TAB:.DB01111111B.DB10111111B.DB11011111B.DB11101111B.DB11110111B.DB11111011B.DB11111101B.DB11111110B共八筆資料$1$1:MOVDPTR,#LED_TABDPTR要指到表格的第一筆資料所在位址MOVR3,#8(共有8種亮法,必須在表格中建八筆資料)設定LED共有幾種亮法$2:CLRAMOVCA,A+DPTR(讀取表格資料並存在A)清除累加器的值讀取表格資料(使用MOVC須確定累加器A的

27、值)MOVLED_PORT,A(把累加器A的值放入埠2)將讀到的資料送到LED埠(埠2)顯示ACALLDELAY0.5秒(呼叫時間延遲副程式)LED要亮0.5秒必須延遲0.5秒的時間執行延遲程式延遲時間0.5秒ACALLCPU執行延遲副程式0.5秒後返回主程式RETINCDPTR(指標指到下一筆資料)要讀取表格下一筆資料須將指標加一DJNZR3,$2SJMP$1(若R3=0,表示八種圖樣,都顯示完了,須重新開始。)(若R30表示表格內尚有資料未被讀取,須繼續讀取並顯示)檢查顯示幾筆資料了(R3)-1看是否為0)否顯示完成是結束圖4-1.19以查表法製作霹靂燈之軟體架構程式4-1.3使用查表法撰

28、寫霹靂燈；使用I/O埠宣告；LED_PORT:REGP2；以埠2控制LED(視硬體實際接法而定)；起始位址宣告；因MCS-51經重置以後，會從位址0H的指令開始執行，所以要宣告從開始；ORG0H；告訴編輯程式程式碼0H開始；主程式；使用副程式：延遲0.5秒(DELAY0.5S)；$1:MOVDPTR，#LED_TAB；指標指到圖表開頭MOVR3，#8；設定顯示圖樣數$2:CLRA；將累加器A清除為MOVCA，A+DPTR；讀取指標資料MOVLED_PORT，A；顯示所讀取的圖案ACALLDELAY0.5S；延遲0.5秒INCDPTR；指標指到下一個圖案DJNZR3，$2；圖案是否顯示完了，否：跳2SJMP$1；是：跳到(從頭開始)；延遲0.5秒；DELAY0.5S：；延遲0.5秒副程式MOVR2，#25；設定最外層迴圈25次$3：MOVR1，#100；設定第二層迴圈100次$2：MOVR0，#100；設定最內層迴圈100次$1：DJNZR0，$1；最內層迴圈延遲200usDJNZR1，$2；第二層迴圈延遲20msDJNZR2，$3；最外層迴圈延遲0.5sRET；副程式返回，配ACALL指令；顯示圖型宣告；LED_TAB：；表格名稱.DB01111111H；最左的LED亮.DB10111111H；左邊第二個LED亮.DB11011111H；左邊第三個LED亮