視覺實(shí)驗(yàn)LED流水燈

視覺實(shí)驗(yàn)LED流水燈第1頁/共28頁

目錄

引言

單個燈閃爍LED流水燈

戶外廣告燈第2頁/共28頁

引言小實(shí)驗(yàn)：①注視右圖中心四個黑點(diǎn)15秒—30秒鐘；②然后朝自己身邊的墻壁看(白色的墻或白色的背景)或者看此頁面的白色部分；③看的同時快速眨幾下眼睛，看看您能看到什么？視覺暫留現(xiàn)象第3頁/共28頁

視覺暫留物體在快速運(yùn)動時，當(dāng)人眼所看到的影象消失后，人眼仍能繼續(xù)保持其影象0.1~0.4秒左右的圖象，這種現(xiàn)象被稱為視覺暫留現(xiàn)象。電影戶外動畫廣告電視視覺暫留現(xiàn)象應(yīng)用第4頁/共28頁

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引言

單個燈閃爍LED流水燈

戶外廣告燈第5頁/共28頁LED驅(qū)動電路工作原理與單片機(jī)的P1口相連74HC04非門11111111P1=0XFF00000000P1.0=110P1=0X000000000011111111P1.0=001編程思路1：對P1.0進(jìn)行反復(fù)置1、清0操作，以實(shí)現(xiàn)引腳上的LED閃爍。第6頁/共28頁

單個LED閃爍范例1——程序代碼

.AREA HOME(ABS,CODE) .ORG 0x0000 ;復(fù)位向量，程序起始地址Start: SETB P1.0 ;P1.0=1，點(diǎn)亮LED CLR P1.0 ;P1.0=0，熄滅LED SJMP Start ;返回Start重復(fù)執(zhí)行編程思路1：對P1.0進(jìn)行反復(fù)置1、清0操作，以實(shí)現(xiàn)引腳上的LED閃爍。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：LED不閃爍，不太亮又有點(diǎn)亮。每一個匯編程序必須要有一個以HOME命名的段，否則編譯時會出現(xiàn)警告。以句點(diǎn)開頭的命令為匯編命令

.AREA命令定義了一個絕對定位段——HOME

.org命令在HOME程序中進(jìn)行絕對定位，定位復(fù)位向量SDCC51編譯器僅支持0x0000格式，不支持0000H?！癝tart”為程序的標(biāo)號。在二進(jìn)制層面，標(biāo)號的值就是存儲器的地址，而標(biāo)號又是引用存儲器的值的別名，因此在語言層面標(biāo)號的值就是程序的地址。

地址操作碼與操作數(shù)助記符 注釋0000000011010010SETBP1.0;P1.0口置1，點(diǎn)亮LED00000001100100000000001011000010CLRP1.0;P1.0口清0，熄滅LED00000011100100000000010010000000SJMP0x0000;跳轉(zhuǎn)到程序頭，重復(fù)執(zhí)行0000010111111010機(jī)器語言匯編語言第7頁/共28頁

單個LED閃爍范例1——問題分析

編程思路1：對P1.0進(jìn)行反復(fù)置1、清0操作，以實(shí)現(xiàn)引腳上的LED閃爍。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：LED不閃爍，不太亮又有點(diǎn)亮。問題解決：在置1/清0操作之后，增加零點(diǎn)幾秒或幾秒的延時。因此，如果要讓人眼看到LED閃爍，我們必須將LED點(diǎn)亮和熄滅的停頓時間擴(kuò)大接近秒的級別計算機(jī)指令的執(zhí)行速度非?？?，其執(zhí)行時間是微秒級的人眼的反應(yīng)時間：毫秒級第8頁/共28頁

單個LED閃爍范例2——編程思路編程思路2：對P1.0進(jìn)行置1、延時、清0、延時的反復(fù)操作，使LED閃爍。 .AREA HOME(ABS,CODE) .ORG 0x0000 ;復(fù)位向量，程序起始地址Start: SETB P1.0 ;P1.0=1，點(diǎn)亮LED CLR P1.0 ;P1.0=0，熄滅LED SJMP Start ;返回Start重復(fù)執(zhí)行;執(zhí)行延時Delay實(shí)體代碼;執(zhí)行延時Delay實(shí)體代碼第9頁/共28頁

單個LED閃爍范例2——延時程序編寫所謂停頓，就是站在那里不動，但單片機(jī)并不會停滯不前，它會一直以微秒級的速度狂奔。我們并不要求單片機(jī)停止運(yùn)行，而僅僅是讓P1.0口的輸出信號維持一段時間即可。 MOV R7,#0xFF ;1個機(jī)器周期Delay: DJNZ R7,Delay ;2個機(jī)器周期(*)

將立即數(shù)0xFF傳送到R7中標(biāo)號(R7-1)=0?YesNoDJNZ R7,$根據(jù)匯編語言編譯規(guī)則約定的正確書寫格式

$表示指令自身的存儲地址單片機(jī)的時鐘晶振為11.0592MHz

機(jī)器周期的頻率為(11.0592÷12)MHz

一個機(jī)器周期耗時為：12÷11.0592MHz＝1.085μs

這段程序共占用機(jī)器周期：1＋2×255＝511

它的延時時間為：511×1.085μs＝0.5545msR7初值0xFF，它將循環(huán)255次DJNZ R7,.DJNZ R7,.SDCC51不支持$，用句點(diǎn)來代替，否則編譯錯誤第10頁/共28頁

單個LED閃爍范例2——延時程序編寫所謂停頓，就是站在那里不動，但單片機(jī)并不會停滯不前，它會一直以微秒級的速度狂奔。我們并不要求單片機(jī)停止運(yùn)行，而僅僅是讓P1.0口的輸出信號維持一段時間即可。 MOV R7,#0xFF ;1個機(jī)器周期Delay: DJNZ R7,. ;2個機(jī)器周期(*)編程技巧：給R7賦值0xFF并不是最大的延時參數(shù)，其最大延時參數(shù)應(yīng)該是0。對計算機(jī)而言，0減1的結(jié)果是0xFF，因此用0做延時參數(shù)可循環(huán)256次，其延時時間為(1＋2×256)×1.085μs＝556.605μs≈0.557ms。0.557ms對人眼來說仍然太快解決方法：在程序的外面再套上一層延時循環(huán)，以增加時間長度。MOV R7,#0x0第11頁/共28頁

單個LED閃爍范例2——延時程序編寫

MOV R6,#0x0 ;1個機(jī)器周期Delay: MOV R7,#0x0 ;1個機(jī)器周期 DJNZ R7,. ;2個機(jī)器周期 DJNZ R6,Delay ;2個機(jī)器周期解決方法：在程序的外面再套上一層延時循環(huán)，以增加時間長度。 MOV R7,#0x0 ;1個機(jī)器周期Delay: DJNZ R7,. ;2個機(jī)器周期(*)(R7-1)=0?YN給R7賦初值0(R6-1)=0?給R6賦初值0YN流程圖：它的延時時間為：

(1＋(1＋2×256＋2)×256)×1.085μs

＝143047ms≈

143ms如果延時還不夠，可以再加第三級延時，這樣就需要再增加一個工作寄存器。進(jìn)行簡單估算：如果第一級延時時間為0.557ms，則第2級最大延時是它的256倍，即：0.557ms×256＝142.592ms≈143ms第3級延時時間又是第2級延時的256倍，即：143ms×256＝36608ms≈36.6s如果再給程序加上2級延時，則它的最大延時時間將超過3個星期。

對于閃爍現(xiàn)象的觀察，143ms是一個比較理想的參數(shù)下一步：把延時程序插入程序第12頁/共28頁

單個LED閃爍范例2——程序代碼 .AREA HOME(ABS,CODE) .ORG 0x0000 ;復(fù)位向量，程序起始地址Start: SETB P1.0 ;P1.0=1，點(diǎn)亮LED CLR P1.0 ;P1.0=0，熄滅LED SJMP Start ;返回Start重復(fù)執(zhí)行;執(zhí)行延時Delay實(shí)體代碼;執(zhí)行延時Delay實(shí)體代碼

MOV R6,#0x0 ;1個機(jī)器周期Delay: MOV R7,#0x0 ;1個機(jī)器周期 DJNZ R7,$ ;2個機(jī)器周期 DJNZ R6,Delay ;2個機(jī)器周期 .AREA HOME(ABS,CODE) .ORG 0x0000 Start: SETB P1.0 ;P1.0=1，點(diǎn)亮LED

MOV R6,#0x0 ;延時143ms Delay: MOV R7,#0x0 DJNZ R7,. DJNZ R6,Delay CLR P1.0 ;P1.0=0，熄滅LED

MOV R6,#0x0 ;延時143ms Delay1: MOV R7,#0x0 DJNZ R7,. DJNZ R6,Delay1 SJMP Start ;返回Start，循環(huán)執(zhí)行程序編程思路2：對P1.0進(jìn)行置1、延時、清0、延時的反復(fù)操作，使LED閃爍。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象：人眼能觀察到LED的閃爍現(xiàn)象。

兩者的作用和功能一樣，卻占用2個程序空間能否使程序變得簡單一些

這兩條程序?qū)崿F(xiàn)的功能等價于CPLP1.0

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單個LED閃爍范例2——程序代碼 .AREA HOME(ABS,CODE) .ORG 0x0000 Start: SETB P1.0 ;P1.0=1，點(diǎn)亮LED

MOV R6,#0x0 ;延時143ms Delay: MOV R7,#0x0 DJNZ R7,$

DJNZ R6,Delay CLR P1.0 ;P1.0=0，熄滅LED

MOV R6,#0x0 ;延時143ms Delay1: MOV R7,#0x0 DJNZ R7,$

DJNZ R6,Delay1 SJMP Start ;返回Start，循環(huán)執(zhí)行程序編程思路2：對P1.0進(jìn)行置1、延時、清0、延時的反復(fù)操作，使LED閃爍。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象：人眼能觀察到LED的閃爍現(xiàn)象。CPL P1.0 ;LED狀態(tài)取反

單個LED閃爍范例3——程序代碼編程思路3：程序優(yōu)化，用CPLP1.0替代SETBP1.0和CLRP1.0。該程序巧妙地利用了位操作的“非邏輯”指令，使延時程序的利用率達(dá)到了最大，比較一下這兩段程序的篇幅，就可以看出程序的思路以及對指令的熟練掌握是多么地重要。

地址

操作碼與操作數(shù)

助記符

注釋00000000 10110010 CPLP1.0 ;LED狀態(tài)取反00000001 1001000000000010 01111110 MOVR6,#0x0 ;延時143ms00000011 0000000000000100 01111111 MOVR7,#0x0000000101 0000000000000110 11011111 DJNZR7,. ;R7≠0，返回指令本身00000111 1111111000001000 11011110 DJNZR6,0x0004 ;R7≠0，返回地址0x000400001001 1111101000001010 10000000 SJMP0x0000 ;程序跳轉(zhuǎn)到0x0000，循環(huán)執(zhí)行程序00001010 11110100第14頁/共28頁

上升沿與下降沿LED點(diǎn)亮的過程就是在I/O口上產(chǎn)生了高電平“1”，并持續(xù)延時143ms；LED熄滅就是在I/O上產(chǎn)生了低電平“0”，并持續(xù)延時143ms。如此周而復(fù)始，LED既閃爍。143ms286ms

上升沿：數(shù)字電平由0變?yōu)?的那一瞬間，用“↑”表示

下降沿：數(shù)字電平由1變?yōu)?的那一瞬間，用“↓”表示

CLR

P1.0

NOP ;瞬間延時時間

SETB P1.0;產(chǎn)生“那一瞬間”的延時

NOP：一條只有一個機(jī)器周期的空操作指令用軟件來產(chǎn)生“↑”上升沿的代碼：第15頁/共28頁

關(guān)鍵知識點(diǎn)盡管上面的練習(xí)很簡單，但必須認(rèn)真實(shí)踐，搞清楚每一行代碼的來龍去脈?？炊耍H僅代表你“暫時記住”了而已，但很快就會忘記。當(dāng)你將調(diào)試中出現(xiàn)的所有“問題（bug）”都找到時，才會體會更深。無數(shù)成功者的經(jīng)驗(yàn)表明：過程比結(jié)果更重要！“延時時間”的計算以及“上升沿與下降沿”是本節(jié)至關(guān)重要的知識點(diǎn)。其次，必須學(xué)會查閱相關(guān)的資料，了解單片機(jī)I/O口和非門集成電路驅(qū)動電流的大小，LED的導(dǎo)通電壓與回路電流以及限流電阻的計算。

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引言

單個燈閃爍LED流水燈

戶外廣告燈第17頁/共28頁

流水燈現(xiàn)象分析人們時常看到戶外動畫廣告，一會兒從左到右地顯示，一會兒又從右到左地顯示，這就是流水燈效果，其特征是將想要顯示的畫面切割成N份，且每次只讓其中的一個畫面顯示，讓肉眼能夠看得清楚。一個簡單的例子：0.2秒0.2秒0.2秒0.2秒這個動畫就是由右邊四個圖形每個圖形顯示0.2s，循環(huán)顯示制作而成的。如果在中間再多加幾個中間顯示的圖形，并縮短每個圖形的顯示時間可以使動畫更流暢。視覺暫留效應(yīng)第18頁/共28頁LED流水燈范例1——現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)編程思路1：將0x01、0x02、0x04、0x08、0x10、0x20、0x40、0x80依次送往單片機(jī)P1口，即將“MOVdirect,#data”指令使用8次，并加上合適的延時時間。

將使第1個LED燈點(diǎn)亮，其它燈熄滅

將使第2個LED燈點(diǎn)亮，其它燈熄滅

依次點(diǎn)亮第3、4、5、6、7、8個LED燈，并同時使其它燈熄滅 .AREA HOME(ABS,CODE) .ORG 0x0000 ;復(fù)位向量，程序起始地址Start: MOV P1,#0x01 ;LED的顯示狀態(tài)：

;執(zhí)行延時Delay實(shí)體代碼

MOV P1,#0x02 ;LED的顯示狀態(tài)：

;執(zhí)行延時Delay實(shí)體代碼

…… MOV P1,#0x80 ;LED的顯示狀態(tài)：

;執(zhí)行延時Delay實(shí)體代碼

AJMP Start ;跳轉(zhuǎn)到Start，循環(huán)執(zhí)行程序?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象：LED從右向左移動。優(yōu)點(diǎn)：邏輯關(guān)系清楚，能夠達(dá)到目的。缺點(diǎn)：代碼量大、效率低，書寫繁瑣。能否使程序變得簡單一些觀察分析：LED從右向左移動的過程中，每次只點(diǎn)亮一個LED，即數(shù)據(jù)0x01、0x02、0x04、0x08、0x10、0x20、0x40、0x80中的“1”是一個不斷地從右向左移動的過程。對照指令表發(fā)現(xiàn)，邏輯運(yùn)算“RLCA”指令可以將保存在累加器A中的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)左移。

依次將0x01、0x02、0x03、……、0x80送往單片機(jī)P1口第19頁/共28頁LED流水燈范例2——程序優(yōu)化編程思路2：

先用“MOVA,#0x01”指令將數(shù)據(jù)0x01存放到累加器A中，然后再將A中的數(shù)據(jù)傳遞給P1口；接著使用“RLCA”移位運(yùn)算指令，將A的內(nèi)容全部向左移動1位。MOVA,#0x01

MOV P1,ACYALED顯示初始值：000000001

第1次移位：000000010第2次移位：000000100第3次移位：000001000第4次移位：000010000第5次移位：000100000第6次移位：001000000第7次移位：010000000第8次移位：

100000000第9次移位：0000000019種狀態(tài)循環(huán)顯示，既實(shí)現(xiàn)了“流水”燈現(xiàn)象第20頁/共28頁LED流水燈范例2——程序代碼 .AREA HOME(ABS,CODE) .ORG 0x0000 Start: MOV A,#0x01 ;操作數(shù)據(jù)取初值0x01，設(shè)定第一個LED亮Loop: MOV P1,A ;初次上電時LED的顯示狀態(tài)： RLC

A ;左移一次后LED的顯示狀態(tài)： MOV R6,#0x0 ;延時143ms

Delay: MOV R7,#0x0 DJNZ R7,. DJNZ R6,Delay SJMP Loop 編程思路2：程序優(yōu)化，使用“RLCA”指令來實(shí)現(xiàn)“流水”燈現(xiàn)象。A中的數(shù)據(jù)傳遞給P1口，點(diǎn)亮LED將0x01存放到A中流程圖：A中的數(shù)據(jù)左移1位延時143ms跳轉(zhuǎn)

地址操作碼與操作數(shù)助記符 注釋00000000 01110100 MOVA,#0x01 ;操作數(shù)據(jù)取初值0x01，第一個LED亮00000001 0000000100000010 11110101 MOVP1,A ;將A的內(nèi)容送到P1口00000011 1001000000000100 00110011 RLCA ;A的內(nèi)容左移一次00000101 01111110 MOVR6,#0x0 ;R6取延時初值0，延時143ms00000110 0000000000000111 01111111 MOVR7,#0x0 ;R7取延時初值000001000 0000000000001001 11011111 DJNZR7,.

;R7自減循環(huán)00001010 1111111000001011 11011111 DJNZR6,0x0007 ;R6自減循環(huán)00001100 1111101000001101 10000000 SJMP0x0002 ;返回0x0002，重復(fù)操作00001110 11110011第21頁/共28頁

關(guān)鍵知識點(diǎn)附錄A中的最后一題就是作者2010年面向全國電類專業(yè)招聘開發(fā)工程師的考題，其實(shí)就是從上面這個例子改過來，但很多學(xué)生做不出來。而事實(shí)上盡管上面這個很簡單，很多學(xué)生雖然看懂了，但由于沒有結(jié)合作者介紹的設(shè)計思想動手實(shí)踐，到頭來放下書本也就全部忘記了。因此，看懂了不見得真正地掌握了。如果將程序清單中“RLCA”指令改為“RLA”，請仔細(xì)觀察流水燈的效果有什么不同？另，如果要求讓流水燈從右到左變化，如何編程？第22頁/共28頁

目錄

引言

單個燈閃爍LED流水燈

戶外廣告燈第23頁/共28頁

查表法的提出總結(jié)分析在前面兩小節(jié)中，“求反和右移”2條指令的巧妙運(yùn)用都是在有邏輯規(guī)則的前提下的操作。問題提出解決辦法實(shí)際應(yīng)用中許多變化并不存在規(guī)律。且隨著顯示花樣的增多，如果繼續(xù)沿用上述編程方法，當(dāng)用戶需要修改顯示形式時，編程的工作量會越來越大。引進(jìn)新的處理方法——“列表”新的編程思路：將顯示花樣做成一個列表，用查表指令找到顯示數(shù)據(jù)區(qū)第24頁/共28頁

查表法思路分析Table: .DB 0x81,0x42,0x24,0x18,0x24,0x42,0x81,0x00 .DB 0x18,0x24,0x42,0x81,0x42,0x24,0x18,0x00 .DB 0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01 .DB 0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01 .DB 0x00,0xFF,0x00,0xFF .DB 0x55 列表：將一組數(shù)據(jù)按一定規(guī)律集中書寫在一起的方式。它的好處是可以將用戶最關(guān)心的最關(guān)鍵數(shù)據(jù)羅列在一起，看起來極其方便。如：

查表指令：MOVCA,@A+DPTRC：表示該操