LED燈閃爍實驗

1、課程名稱：Zigbee技術(shù)及應用 實驗項目： LED燈閃爍實驗 指導教師： 專業(yè)班級： 姓名： 學號： 成績： 1. 實驗目的（1） 學習單片機IO口配置與驅(qū)動，實現(xiàn)指示燈LED1閃爍，頻率為1Hz；（2） 通過模塊化編程，養(yǎng)成良好編程習慣。2. 實驗設(shè)備（1） CC2530核心板一塊；（2） 傳感器底板一個；（3） 仿真器一個；（4） 方口USB線一根；3. 實驗原理3.1 硬件設(shè)計原理本實驗的原理如圖1-1所示。其中，LED1和LED3都串聯(lián)一個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P1_1為低電平時，LED1上有電流流過，LED1被點亮，

2、反之熄滅。圖 1-1 LED燈原理圖限流電阻R的計算：圖中R273和R275限流電阻，其計算公式如下： R(UUF)ID(1-1)式中，U為電路供電電壓，UF為LED正向壓降，ID為LED的工作電流。對于普通LED發(fā)光二極管，其正向壓降：黃色為1.4V、紅色為1.6V、藍/白色為2.5V；點亮工作電流為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對應的I/O口將LED電平拉

3、低。本實驗我們只點亮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哪個管腳相連就可以進行編程。隨著這個思路我們在原理圖中找到LED1與CC2530芯片的P1_1管腳連接，將P1_1管腳拉低LED1即被點亮。3.2 程序設(shè)計原理（1）主程序分析 本實驗的程序流程如圖1-2所示，其重點IO口的配置。如果以1Hz的頻率點亮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。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）進行配置，其定義如下。P1SE

4、L（P1功能選擇寄存器，P0SEL同理）：位號碼名稱復位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）：位號碼名稱復位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：通過位操作實現(xiàn)對特殊功能寄存器的配置?！纠?，如果需要對P1SEL的第3位設(shè)置為1，則可用P1SEL |= 0x08 (二進制表示為：0000 1000 )來實現(xiàn)；如果需要對P1SEL的第3位設(shè)置為0，則可用P1SEL &= 0xF7來實現(xiàn)。

5、】（3）延時子程序設(shè)計延時函數(shù)原型如下，在16M Hz主時鐘頻率下，參數(shù)time 的值表示延時了多少ms。（本例使用的cc2530單片機上電默認使用內(nèi)部RC振蕩器產(chǎn)生系統(tǒng)主時鐘，內(nèi)部主時鐘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語言的延時函數(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)手冊和用戶指南上對8051內(nèi)核的介紹，cc2530內(nèi)核為兼容標準8051的單周期內(nèi)核，大多數(shù)單字節(jié)指令在一個機器周期內(nèi)都能執(zhí)行完成。下面我們結(jié)合圖1-3中的匯編指令詳細分析一下延時時間的具體計算方法。此處我們忽略入棧代碼段的時間消耗。地址00006B-00006F：將參與比較計算的寄存器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)進行減法運算，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、跳出延時循環(huán)，否則循序向下執(zhí)行。地址000091-000095：對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進行減法運算，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 延時函數(shù)匯編代碼由以上分析可知，地址000091-000095，000071-000080段是C語言代碼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）個指令周期。在上文中我們查詢CC2530數(shù)據(jù)手冊和用戶手冊得知CC2530處理大多數(shù)單字節(jié)指令只需要一個機器周期。假設(shè)所有指令都在一個機器周期內(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）個機器周期。單片機一個機器周期等于一個時鐘周期，CC2530一個時鐘周期為1/16M，所以該

9、次循環(huán)最少用時約400us。假設(shè)雙字節(jié)指令需要的機器周期與標準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個機器周期。同理該次循環(huán)最多用時約1400us。由于TI沒有開源CC2530對匯編的取址和譯碼操作。所以這里我們不能明確CC2530指令每一個匯編指令的用時。只能粗略估算。上述代碼中循環(huán)的500次是一個經(jīng)驗值，也可以借助示波器將1ms的延時次數(shù)計算出來。4. 實驗步驟步驟一：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，以后簡稱CC2530模塊）與仿真器連接，仿

10、真器用USB連接線與電腦進行連接。步驟三：點擊IAR軟件中的 Download and Debug 按鈕進行編譯下載。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. 實驗部分參考代碼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(); /* 延時約500ms */ Delay_

11、ms (500); /* 關(guān)LED1 */ LED1_OFF(); /* 延時約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. 實驗結(jié)果LED1指示燈閃爍一次，頻率是1Hz。7. 附錄：時鐘周期知識擴展8051 CPU 簡介增強型 8051 內(nèi)核使用標準的 8051 指令集。因為以下原因指令執(zhí)行比標準的 8051 更快：l 每個指令周期是一個時鐘，而標準的 8051 每個指令周期是 12 個時鐘。l 消除了總線狀態(tài)的浪費。因為一個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)指令在一個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行。除了速度提高之外，增強型 8051 內(nèi)核還包括結(jié)構(gòu)上的改善：l 第二個數(shù)據(jù)指針l 一個擴展的 18 源中斷單元8051 內(nèi)核的對象代碼兼容業(yè)界標準的 8051 微控制器。 即對象代碼使用 8051 內(nèi)核上執(zhí)行的業(yè)界標準的 8051編譯器或匯編器編譯，在功