聊聊流水燈的寫(xiě)法

流水燈，學(xué)單片機(jī)時(shí)，編程第一課的內(nèi)容，多少小伙伴的單片機(jī)之路都是從流水燈開(kāi)始的。那有沒(méi)有想過(guò)，我們能用幾種方式來(lái)寫(xiě)流水燈，各有什么優(yōu)缺點(diǎn)呢？今天小代就來(lái)聊聊流水燈的寫(xiě)法。

硬件介紹：小代采用自己畫(huà)的STC15開(kāi)發(fā)板，8位LED接P0口，陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)，共陰連接方式，就這么多。

（實(shí)際測(cè)試時(shí)用的數(shù)碼管模擬，昨天剛接了線(xiàn)，懶得再次重新接線(xiàn)，直接用數(shù)碼管來(lái)代替LED，原理都一樣，能驗(yàn)證就好）

1.初學(xué)者入門(mén)法

直接上代碼看后再說(shuō)

#include"STC15.h"#defineu8unsignedchar#defineu16unsignedintvoid delay_ms(u16x);//ms延時(shí)函數(shù)void main(){u8led=0x01;u8i=0;P0M1=0x00;//STC15單片機(jī)把IO設(shè)為推挽輸出P0M0=0xff;P2M1=0x00;P2M0=0xff;P2=0xff;//數(shù)碼管位選驅(qū)動(dòng)，硬件介紹上已經(jīng)說(shuō)明原因while(1){//①初學(xué)者常見(jiàn)delay延時(shí)方式流水燈led=0x01;for(i=0;i<8;i++){????????????P0=led;????????????delay_ms(1000);????????????led=led<<1;????????}?????}??????//while(1)?結(jié)束}//main結(jié)束 //************************************//功能：ms延時(shí)函數(shù)?//參數(shù)：x--延時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)短，x=1000約為1s 24M晶振//作者：小代//微信關(guān)注：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)宅//************************************void delay_ms(u16?x){????u16?i,j,k;????for(k=0;k

一看代碼37行，太多了，仔細(xì)一看，注釋和空行占據(jù)了一大半，這樣一想就開(kāi)心多了。這個(gè)代碼沒(méi)有更多需要解釋的，采用最常見(jiàn)的，初學(xué)者最喜歡的方式，delay延時(shí)方式實(shí)現(xiàn)，下面聊優(yōu)缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單粗暴好理解，能看懂文字（字母）的都知道

缺點(diǎn)：代碼執(zhí)行效率太低，太低，太低

程序流程圖如下圖所示，CPU更多的時(shí)間是花在“等待1s”上，效率太低，單純的這樣演示流水燈，那這個(gè)程序沒(méi)有任何問(wèn)題，當(dāng)在這個(gè)程序中再加入其它的程序，必然會(huì)出問(wèn)題，第一流水燈會(huì)被執(zhí)行慢了，第二，新加入的功能反應(yīng)會(huì)很慢，特別是一些實(shí)時(shí)性有要求的代碼。加到這里就會(huì)有問(wèn)題了。為了解決這些問(wèn)題，我們引出了第二種方式的流水燈。

2.記錄主程序執(zhí)行次數(shù)方式

還是先上代碼再聊

#include "STC15.h"

#define u8 unsigned char

#define u16 unsigned int

//************************************

//功能：主函數(shù)入口 main

//參數(shù)：無(wú)

//作者：小代

//微信關(guān)注：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)宅

//************************************

voidmain(){

u8 led=0x01;

u16main_cnt=0;

P0M1=0x00; //STC15單片機(jī)把IO設(shè)為推挽輸出

P0M0=0xff;

P2M1=0x00;

P2M0=0xff;

P2=0xff; //數(shù)碼管位選驅(qū)動(dòng)，硬件介紹上已經(jīng)說(shuō)明原因

while(1){

//②主程序循環(huán)次數(shù)實(shí)現(xiàn)延時(shí)方式流水燈

main_cnt++; //主程序每運(yùn)行一次，main_cnt將會(huì)被加1

//通過(guò)if語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)內(nèi)部代碼塊的運(yùn)行速率降低

//只有主程序循環(huán)60000此后，if語(yǔ)句內(nèi)的代碼塊才被執(zhí)行一次

//如若需要更低的執(zhí)行速率，可以采用兩層變量嵌套計(jì)數(shù)

P0=led;

if(main_cnt>60000){

main_cnt=0; //次數(shù)記錄清零，為下一次記錄準(zhǔn)備

if(led==0x80){

led=0x01;

}

else{

led=led<<1;

}

}

} //while(1) 結(jié)束

}

//main結(jié)束

還是40+行代碼，還是注釋+空行占據(jù)了一半左右。以上代碼最大的特點(diǎn)就是沒(méi)有之前執(zhí)行效率很低的delay函數(shù)，也算是升級(jí)了吧。沒(méi)了delay延時(shí)，那如何實(shí)現(xiàn)等待的呢？小代慢慢聊。

在while(1)循環(huán)里的第21行，只要主程序每運(yùn)行一次，21行就會(huì)對(duì)變量main_cnt加1，這個(gè)變量定義為16位無(wú)符號(hào)類(lèi)型，最大可以到65535，在此，小代記錄60000此后就去點(diǎn)亮下一個(gè)流水燈的LED，顯示效果比方法1的略快，以上注釋也說(shuō)了，如果單一變量記錄次數(shù)沒(méi)法滿(mǎn)足需要的等待時(shí)間，可以采用兩個(gè)變量嵌套記錄的方式。

通過(guò)這種方式點(diǎn)亮LED燈，真正的點(diǎn)燈程序段只有在主程序運(yùn)行60000后才會(huì)被運(yùn)行到一次。仔細(xì)看主程序里面，其實(shí)就只有一條語(yǔ)句，那就是對(duì)main_cnt做加1處理，完了每次都去判斷一下main_cnt有沒(méi)有到60000了，到了后才去處理LED點(diǎn)燈。下面聊聊優(yōu)缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：程序簡(jiǎn)單，效率高

缺點(diǎn)：點(diǎn)燈的速度會(huì)隨著主程序內(nèi)循環(huán)語(yǔ)句的增多而降低。

也就是說(shuō)如果主程序里增加了其他的運(yùn)行語(yǔ)句，那這里控制點(diǎn)燈的記錄次數(shù)值就不再是60000，需要減小，或者說(shuō)60000得到的效果就會(huì)讓流水燈變慢。程序流程圖如下圖

到這里，程序執(zhí)行效率問(wèn)題我們已經(jīng)解決了，在這程序基礎(chǔ)上加入其它代碼后，各個(gè)功能還是能運(yùn)行起來(lái)，但是還是有問(wèn)題，流水燈的速度會(huì)改變，為解決這個(gè)問(wèn)題，小代引出了第三種方法。

3.定時(shí)器實(shí)現(xiàn)

說(shuō)到定時(shí)器，首先還得知道中斷的原理，但是，中斷和定時(shí)器，學(xué)單片機(jī)連這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)都沒(méi)學(xué)會(huì)，那怎好意思說(shuō)你學(xué)過(guò)單片機(jī)。也就是說(shuō)中斷和定時(shí)器就像單片機(jī)驅(qū)動(dòng)IO口一樣的普通，一樣的簡(jiǎn)單，不要想的多復(fù)雜。還是先上代碼再聊。

#include "STC15.h"

#define u8 unsigned char

#define u16 unsigned int

voiddelay_ms(u16 x); //ms延時(shí)函數(shù)

voidTimer0Init(void); //2毫秒@24.000MHz

u16 timer0_cnt=0;

bit timer0_1s_flag=0;

//************************************

//功能：主函數(shù)入口 main

//參數(shù)：無(wú)

//作者：小代

//微信關(guān)注：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)宅

//************************************

voidmain(){

u8 led=0x01;

u16main_cnt=0;

P0M1=0x00; //STC15單片機(jī)把IO設(shè)為推挽輸出

P0M0=0xff;

P2M1=0x00;

P2M0=0xff;

P2=0xff; //數(shù)碼管位選驅(qū)動(dòng)

Timer0Init(); //定時(shí)器初始化

while(1){

//③通過(guò)定時(shí)器中斷控制流水燈效果

//主程序里只做LED的驅(qū)動(dòng)

//如果任務(wù)少，判斷標(biāo)志位置位都可以放到定時(shí)器中斷里

//這里統(tǒng)一放到了主循環(huán)里

P0=led;

if(timer0_1s_flag==1){

timer0_1s_flag=0; //清除標(biāo)志位

if(led==0x80){ //是否移動(dòng)了8次

led=0x01;

}

else{

led=led<<1;

}

}

}//while(1) 結(jié)束

}

//main結(jié)束

//************************************

//功能：定時(shí)器初始化函數(shù)

//參數(shù)：無(wú)

//作者：小代

//微信關(guān)注：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)宅

//************************************

voidTimer0Init(void) //2毫秒@24.000MHz

{

AUXR|=0x80; //定時(shí)器時(shí)鐘1T模式

TMOD&=0xF0; //設(shè)置定時(shí)器模式

TL0=0x80; //設(shè)置定時(shí)初值

TH0=0x44; //設(shè)置定時(shí)初值

TF0=0; //清除TF0標(biāo)志

TR0=1; //定時(shí)器0開(kāi)始計(jì)時(shí)

ET0=1; //開(kāi)中斷

EA=1;

}

//************************************

//功能：Timer0中斷函數(shù) 2ms中斷一次

//參數(shù)：無(wú)

//作者：小代

//微信關(guān)注：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)宅

//************************************

voidtimer0_int (void) interrupt 1 {

TF0=0;

timer0_cnt++;

if(timer0_cnt==500){

timer0_1s_flag=1;

timer0_cnt=0;

}

}

看到這，一看代碼量暴增，一下子就是原來(lái)的兩倍，其實(shí)更多的也還是注釋?zhuān)a量是有所增加，因?yàn)橛玫搅硕〞r(shí)器和中斷，需要對(duì)定時(shí)器進(jìn)行初始化，完了還需要一個(gè)中斷函數(shù)。在這個(gè)程序，定時(shí)T0每2ms中斷一次，進(jìn)入中斷后，中斷處理函數(shù)直接對(duì)timer0_cnt變量加1記錄，當(dāng)記錄500次后，說(shuō)明1s時(shí)間到，此時(shí)置位1s時(shí)間標(biāo)志位timer0_1s_flag=1。在主程序，只做點(diǎn)燈和判斷1s時(shí)間到來(lái)沒(méi)有，當(dāng)1s時(shí)間到來(lái)后，主程序就去處理LED的移位操作。

優(yōu)點(diǎn)：效率極高，實(shí)時(shí)性好，時(shí)間穩(wěn)定

缺點(diǎn)：非要說(shuō)，那就是用到了定時(shí)器和中斷，初學(xué)者會(huì)覺(jué)得難

通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)流水燈，還可以在主程序中加入其它的代碼，并不會(huì)影響到流水燈的運(yùn)行。其實(shí)這只是一個(gè)最簡(jiǎn)單的模型，在復(fù)雜項(xiàng)目中同樣可以用這模型，比如，1s點(diǎn)亮一個(gè)LED燈，1ms刷新一次數(shù)碼管，10ms讀取一次按鍵，500ms讀取一次ADC的值等等。這樣很多的功能都可以采用這樣的模型來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且各個(gè)功能之間是互不干擾的。

到此，今天的內(nèi)容聊完了，其實(shí)第三種方式就是“狀態(tài)機(jī)”或者“分時(shí)處理”等等一些比較高級(jí)的名稱(chēng)就是這么一回事。下次再聽(tīng)到這些高大上的名稱(chēng)時(shí)，一定要知道，這并不是什么高深的東西。更重要的是在以后的復(fù)雜項(xiàng)目中要會(huì)用這樣的方式去處理各個(gè)功能之間的切換。

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