單片機學習之六：基本I/O口試驗二：跑馬燈

　　一、試驗現(xiàn)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 掌握延時程序的編寫

　　三、任務分析：

　　電路圖同試驗1，有了上一個試驗的基礎(chǔ)，這個程序?qū)ξ覀兙蜎]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)過一段延時，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，讓燈光再重新開始循環(huán)。

　　這樣固然可以，但是程序不夠簡單明了，我們要寫8個mov語句。設(shè)想一下，假如有幾十個燈，那寫起來不是麻煩死啦?

　　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(shù)循環(huán)左移。

　　順便說一下累加器a，它是單片機中的最常用的寄存器，大部分單操作數(shù)的指令都以a作為操作對象(例如rl a);也有很多雙操作數(shù)指令的一個操作數(shù)取自a(例如mov a,#00h);還有加、減、乘、除等算數(shù)指令的運算結(jié)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實現(xiàn)啦：首先給a賦值，再輸出到p0;然后延時;接下來把a中的數(shù)進行左移。然后重復上面的過程就可以啦。

　　四、試驗程序

　　org 0000h

　　start: clr p1.5

　　mov a,#0feh ;給a賦立即數(shù)，執(zhí)行之后，a中的數(shù)據(jù)是11111110

　　loop: mov p0,a ;把a中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絧0

　　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：

　　1、這是一個子程序調(diào)用指令。在程序設(shè)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(diào)用。

　　該指令的執(zhí)行過程是這樣的：當執(zhí)行l(wèi)call指令后，程序就轉(zhuǎn)到lcall后面標號delay指定的程序處往下執(zhí)行，當執(zhí)行遇到ret指令時，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程序，那么它到底延時了多長時間呢?我們一會給大家講解這個時間的計算方法，先往下看吧。

　　同樣，子程序調(diào)用也有兩條指令：acall和lcall。兩者的區(qū)別是：acall指令調(diào)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2k區(qū)域的程序存儲器內(nèi);而lcall指令可以調(diào)用存放在程序存儲器中64K字節(jié)范圍內(nèi)的任何地方的子程序。簡單的說就是acall調(diào)用的范圍小，而lcall的范圍大。如果你拿不準的話，就用lcall吧。

　　2、這條指令的功能是：把累加器a中的內(nèi)容向左移動一位，最高位的內(nèi)容A7被移動到最低位A0，圖示如下：

　　3、現(xiàn)在我們來分析delay子程序的延時時間：

　　我們先看(3)(4)(5)(6)(7)這樣幾個語句：

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

　　(4)的意思和(3)類似，不再贅述。

　　(5)應用了djnz指令，這個指令的意思是：減1不為0轉(zhuǎn)移。因此語句(6)的意思是：把r5中間存的內(nèi)容減去1，如果不是0，就繼續(xù)執(zhí)行該條語句，否則，執(zhí)行下面的語句。

　　(6)根據(jù)上面的分析我們知道：(6)的意思是：把r6中的內(nèi)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進行減1運算。

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

　　可見，如果我們知道執(zhí)行一次djnz指令的時間，我們就可以算出這個程序的延時時間了。那么執(zhí)行一次djnz指令需要多少時間呢?

　　單片機的指令執(zhí)行起來所花費的時間是不一樣的，有的指令執(zhí)行時間短，只需要1個機器周期，而有的指令執(zhí)行時間長，需要4個機器周期。Djnz指令的執(zhí)行時間是2個機器周期。

　　每一個機器周期又是多長呢?從相關(guān)教材上，我們知道1個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

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

　　好啦，現(xiàn)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，因為我們的延時太短啦，只有1ms，所以我們的眼睛根本分辨不出來。我們現(xiàn)在把延時增加為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延時子程序執(zhí)行100次

　　del1: mov r6,#02h

　　del2: mov r5,#0ffh

　　del3: djnz r5,del3

　　djnz r6,del2

　　djnz r7,del1

　　ret

　　end

　　現(xiàn)在再看看，一切正常啦，ok!

　　4、現(xiàn)在來看看寄存器R的問題

　　單片機的存儲器結(jié)構(gòu)和常見的微型計算機的配置方式不同，把程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開。程序存儲器用來存放程序，數(shù)據(jù)存儲器用來存放程序運行需要的常數(shù)和變量。

　　單片機的數(shù)據(jù)存儲器分為內(nèi)部存儲器和外部存儲器，用mov訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，用movx訪問外部數(shù)據(jù)存儲器。

　　內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器是最靈活的地址空間，一共有256字節(jié)。這256個字節(jié)被分為兩組：00h～7fh的低128字節(jié)是內(nèi)部RAM區(qū);80h～ffh的高128字節(jié)為特殊功能寄存器區(qū)。其中低128字節(jié)的地址分配如下圖所示：

　　從圖上可見，低128字節(jié)中，從00h～1fh共32個字節(jié)是四個通用的工作寄存器區(qū)，每一個區(qū)有8個工作寄存器，編號均為從R0～R7。

　　大家可能會問，既然四個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呢?

　　當前程序使用的工作寄存器區(qū)是有程序狀態(tài)字PSW決定的。

　　那么PSW又在哪里呢?

　　剛才我們說到80h～ffh的高128字節(jié)是特殊功能寄存器區(qū)，PSW就在這個區(qū)里面。這個區(qū)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8位的寄存器，它各位的說明如下：

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

　　大家可能會問，程序中間并沒有給這個寄存器賦值，那么它到底選擇哪個區(qū)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(qū)的寄存器組。

　　5、課后練習

　　(1)、學習該試驗中出現(xiàn)的理論知識，包括程序存儲器，數(shù)據(jù)存儲器的地址分配，和相關(guān)指令。

　　(2)、編寫一個跑馬燈程序，讓二極管從左至右發(fā)光，延遲時間是1s，即1000ms。注意，可不是把上面程序中的mov r7，#100，改成mov r7，#1000，那么簡單哦。