LED燈閃爍實(shí)驗(yàn)

1、課程名稱：Zigbee技術(shù)及應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目： LED燈閃爍實(shí)驗(yàn) 指導(dǎo)教師： 專業(yè)班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 成績(jī)： 1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 學(xué)習(xí)單片機(jī)IO口配置與驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)指示燈LED1閃爍，頻率為1Hz；（2） 通過模塊化編程，養(yǎng)成良好編程習(xí)慣。2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備（1） CC2530核心板一塊；（2） 傳感器底板一個(gè)；（3） 仿真器一個(gè)；（4） 方口USB線一根；3. 實(shí)驗(yàn)原理3.1 硬件設(shè)計(jì)原理本實(shí)驗(yàn)的原理如圖1-1所示。其中，LED1和LED3都串聯(lián)一個(gè)R273和R275限流電阻，然后連接到CC2530的P1口的P1_1和P1_0管腳上。當(dāng)P1_1為低電平時(shí)，LED1上有電流流過，LED1被點(diǎn)亮，

2、反之熄滅。圖 1-1 LED燈原理圖限流電阻R的計(jì)算：圖中R273和R275限流電阻，其計(jì)算公式如下： R(UUF)ID(1-1)式中，U為電路供電電壓，UF為L(zhǎng)ED正向壓降，ID為L(zhǎng)ED的工作電流。對(duì)于普通LED發(fā)光二極管，其正向壓降：黃色為1.4V、紅色為1.6V、藍(lán)/白色為2.5V；點(diǎn)亮工作電流為3-20mA。由圖1-1可知，電路供電電壓為U=3.3V，LED1選擇為黃色發(fā)光二極管（壓降是1.4V），帶入(1-1)式可得R的取值范圍是95-633，電阻只要在此范圍內(nèi)即可，一般選擇了470的常用電阻。從圖1-1可以看出，如果要讓LED1發(fā)光，需要設(shè)置CC2530對(duì)應(yīng)的I/O口將LED電平拉

3、低。本實(shí)驗(yàn)我們只點(diǎn)亮LED1指示燈，所以只要設(shè)置LED1為低電平即可，所以只要我們知道LED1與CC2530哪個(gè)管腳相連就可以進(jìn)行編程。隨著這個(gè)思路我們?cè)谠韴D中找到LED1與CC2530芯片的P1_1管腳連接，將P1_1管腳拉低LED1即被點(diǎn)亮。3.2 程序設(shè)計(jì)原理（1）主程序分析 本實(shí)驗(yàn)的程序流程如圖1-2所示，其重點(diǎn)IO口的配置。如果以1Hz的頻率點(diǎn)亮LED1閃爍，則需要配置P1_1為輸出，然后在P1_1輸出1Hz的脈沖信號(hào)。圖1-2 程序邏輯流程圖（2）IO端口配置 P1口通過特殊功能寄存器P1SEL（P1口功能選擇寄存器）和P1DIR（P1口方向寄存器）進(jìn)行配置，其定義如下。P1SE

4、L（P1功能選擇寄存器，P0SEL同理）：位號(hào)碼名稱復(fù)位R/W描述7:0SELP1_7:00x00R/WP1.7 到P0.0功能選擇0： 通用I / O1： 外設(shè)功能P1DIR（P1方向寄存器，P0DIR同理）：位號(hào)碼名稱復(fù)位R/W描述7:0SELP1_7:00x00R/WP1.7到P1.0的I/O方向0： 輸入1： 輸出特殊功能寄存器的配置方法：通過位操作實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊功能寄存器的配置。【例如，如果需要對(duì)P1SEL的第3位設(shè)置為1，則可用P1SEL |= 0x08 (二進(jìn)制表示為：0000 1000 )來實(shí)現(xiàn)；如果需要對(duì)P1SEL的第3位設(shè)置為0，則可用P1SEL &= 0xF7來實(shí)現(xiàn)。

5、】（3）延時(shí)子程序設(shè)計(jì)延時(shí)函數(shù)原型如下，在16M Hz主時(shí)鐘頻率下，參數(shù)time 的值表示延時(shí)了多少ms。（本例使用的cc2530單片機(jī)上電默認(rèn)使用內(nèi)部RC振蕩器產(chǎn)生系統(tǒng)主時(shí)鐘，內(nèi)部主時(shí)鐘RC振蕩器頻率為16M Hz）void Delay_ms(unsigned int time) unsigned int i, j; for(i=0; i<time; i+) for(j=0; j<500; j+);以上C語(yǔ)言代碼由IAR編譯生成的匯編代碼如圖1-3所示。結(jié)合C語(yǔ)言的延時(shí)函數(shù)和從匯編指令我們可以看到寄存器R0/R1保存變量j的值，R2/R3保存參數(shù)time的值，R4/R5保存變量i

6、的值。根據(jù)cc2530數(shù)據(jù)手冊(cè)和用戶指南上對(duì)8051內(nèi)核的介紹，cc2530內(nèi)核為兼容標(biāo)準(zhǔn)8051的單周期內(nèi)核，大多數(shù)單字節(jié)指令在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)都能執(zhí)行完成。下面我們結(jié)合圖1-3中的匯編指令詳細(xì)分析一下延時(shí)時(shí)間的具體計(jì)算方法。此處我們忽略入棧代碼段的時(shí)間消耗。地址00006B-00006F：將參與比較計(jì)算的寄存器R4/R5清零，然后跳轉(zhuǎn)至00008A執(zhí)行。地址00008A-00008F：R4/R5(變量i)與R2/R3(參數(shù)time)進(jìn)行減法運(yùn)算，如果兩次都沒沒有產(chǎn)生借位，即CY=0。則說明R4/R5累加到了time指定的次數(shù)，程序執(zhí)行到“JNC 0x0097”PC指針將調(diào)轉(zhuǎn)到地址000097

7、跳出延時(shí)循環(huán)，否則循序向下執(zhí)行。地址000091-000095：對(duì)R0/R1清零，將PC指針跳轉(zhuǎn)到地址000079執(zhí)行。地址00079-000080：清除借位寄存器值后將R0/R1與字面量500進(jìn)行減法運(yùn)算，然后判斷借位寄存器CY的值，如果CY=0則循序執(zhí)行地址000082處指令，否則PC指針跳轉(zhuǎn)到地址000071處執(zhí)行。地址000071-000078：將R0/R1中保存的變量做自加1操作。地址000082-000089：將R4/R5中保存的變量做自加1操作。圖1-3 延時(shí)函數(shù)匯編代碼由以上分析可知，地址000091-000095，000071-000080段是C語(yǔ)言代碼for(j=0; j&

8、lt;500; j+)的匯編指令。每次循環(huán)，地址00091-000095段指令執(zhí)行1次，地址000071-000080段指令執(zhí)行500次。查詢80C51匯編指令集得到一次for(j=0; j<500; j+)循環(huán)CC2530需要執(zhí)行（6+13*500）個(gè)指令周期。在上文中我們查詢CC2530數(shù)據(jù)手冊(cè)和用戶手冊(cè)得知CC2530處理大多數(shù)單字節(jié)指令只需要一個(gè)機(jī)器周期。假設(shè)所有指令都在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)執(zhí)行完成。CC2530執(zhí)行一次for(j=0; j<500; j+)循環(huán)最少需要（6+13*500）個(gè)機(jī)器周期。單片機(jī)一個(gè)機(jī)器周期等于一個(gè)時(shí)鐘周期，CC2530一個(gè)時(shí)鐘周期為1/16M，所以該

9、次循環(huán)最少用時(shí)約400us。假設(shè)雙字節(jié)指令需要的機(jī)器周期與標(biāo)準(zhǔn)8051相同。CC2530執(zhí)行一次for(j=0; j<500; j+)循環(huán)最多需要6*12+9*500+3*12*500個(gè)機(jī)器周期。同理該次循環(huán)最多用時(shí)約1400us。由于TI沒有開源CC2530對(duì)匯編的取址和譯碼操作。所以這里我們不能明確CC2530指令每一個(gè)匯編指令的用時(shí)。只能粗略估算。上述代碼中循環(huán)的500次是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，也可以借助示波器將1ms的延時(shí)次數(shù)計(jì)算出來。4. 實(shí)驗(yàn)步驟步驟一：編寫LED燈閃爍程序，編譯無誤。步驟二：將CC2530模塊（CC2530核心板與傳感器底板，以后簡(jiǎn)稱CC2530模塊）與仿真器連接，仿

10、真器用USB連接線與電腦進(jìn)行連接。步驟三：點(diǎn)擊IAR軟件中的 Download and Debug 按鈕進(jìn)行編譯下載。步驟四：然后單擊調(diào)試工具欄中的GO 按鈕。步驟五：此時(shí)LED1指示燈閃爍，則成功；否則返回步驟一，直至調(diào)試成功。5. 實(shí)驗(yàn)部分參考代碼main函數(shù)文件：/* * fn main * brief The main function. * param None * return None */void main(void) /* LED1初始化 */ Led1_Init(); while(1) /* 開LED1 */ LED1_ON(); /* 延時(shí)約500ms */ Delay_

11、ms (500); /* 關(guān)LED1 */ LED1_OFF(); /* 延時(shí)約500ms */ Delay_ms (500); led頭文件：#ifndef _LED_H#define _LED_H#include <ioCC2530.h>#define LED1 P1_1/* 宏定義 開LED1 */#define LED1_ON() LED1 = 0/* 宏定義 關(guān)LED1 */#define LED1_OFF() LED1 = 1 /* 函數(shù)聲明部分 */ extern void Led1_Init(void);extern void Delay(unsigned int

12、time);#endif / _LED_HLed燈控制文件：#include <ioCC2530.h>#include "led.h"/* * fn Led1_Init * brief LED1 initialization. * param None * return None */void Led1_Init(void) /* 配置寄存器將P1_1配置成普通I/O口 */ P1SEL &= 0x02; /* 配置寄存器將 P1_1配置成輸出模式 */ P1DIR |= 0x02; LED1 = 1;/* * fn Delay_ms * brief T

13、his is a delay function. * param (in)time - Delay time * return None */void Delay_ms(unsigned int time) unsigned int i, j; for(i=0; i<time; i+) for(j=0; j<500; j+);6. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果LED1指示燈閃爍一次，頻率是1Hz。7. 附錄：時(shí)鐘周期知識(shí)擴(kuò)展8051 CPU 簡(jiǎn)介增強(qiáng)型 8051 內(nèi)核使用標(biāo)準(zhǔn)的 8051 指令集。因?yàn)橐韵略蛑噶顖?zhí)行比標(biāo)準(zhǔn)的 8051 更快：l 每個(gè)指令周期是一個(gè)時(shí)鐘，而標(biāo)準(zhǔn)的 8051 每個(gè)指令周期是 12 個(gè)時(shí)鐘。l 消除了總線狀態(tài)的浪費(fèi)。因?yàn)橐粋€(gè)指令周期與可能的內(nèi)存存取是一致的，大多數(shù)單字節(jié)指令在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行。除了速度提高之外，增強(qiáng)型 8051 內(nèi)核還包括結(jié)構(gòu)上的改善：l 第二個(gè)數(shù)據(jù)指針l 一個(gè)擴(kuò)展的 18 源中斷單元8051 內(nèi)核的對(duì)象代碼兼容業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的 8051 微控制器。 即對(duì)象代碼使用 8051 內(nèi)核上執(zhí)行的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的 8051編譯器或匯編器編譯，在功