MCS-51單片機(jī)控制跑馬燈的三種方法 - 全文

　　在MCS一51單片機(jī)的控制系統(tǒng)中，它的四個(gè)并行8位輸入輸出端口P0一P3是我們經(jīng)常使用的。在并行端口的編程學(xué)習(xí)中，“跑馬燈”是單片機(jī)并行端口輸出控制的典型實(shí)例。所謂跑馬燈，是指將八個(gè)發(fā)光二極管分別連接到單片機(jī)的某一并行端口的八根線上，通過編程控制這八個(gè)發(fā)光二極管從低到高或從高到低依次點(diǎn)亮。

　　圖1 ? 跑馬燈電路圖

　　如圖1所示，將8個(gè)發(fā)光二極管陰極接到MCS一51單片機(jī)P1端口的8根端口線上，陽極通過限流電阻接+5V電源。要讓發(fā)光二極管點(diǎn)亮，則對應(yīng)的端口線應(yīng)該為低電平（‘’0’）；而要讓其熄滅，對應(yīng)的端I=I線應(yīng)該為高電平（“1”）。由此，我們假定“跑馬燈”由端I=1的低位向高位輪流點(diǎn)亮．可以得到如下狀態(tài)：

　　表1 ? 跑馬燈狀態(tài)表

　　從表１可以看出，Ｐ１端口的狀態(tài)共有８種，在“跑馬燈”的顯示過程中．這８種狀態(tài)依次出現(xiàn)，循環(huán)往復(fù)。而要實(shí)現(xiàn)“跑馬燈”的這種　顯示功能．我們可以采用三種方法：

　?。ǎ保└F舉法；

　?。ǎ玻┮莆环?；

　　（３）查表法。

　　下面分別來介紹一下這三種方法。

　　一、窮舉法

　　對于單片機(jī)的顯示狀態(tài)來說，它的８種狀態(tài)是循環(huán)顯示的。所謂窮舉法。是指將單片機(jī)所有的顯示狀態(tài)全部列舉出來。寫在程序的主函數(shù)中，通過while（1）的死循環(huán)來實(shí)現(xiàn)這些狀態(tài)的循環(huán)顯示。

　　程序如下：

　#ｉｎｃｌｕｄｅ＜ｒｅｇ５１．ｈ＞　／／延時(shí)函數(shù)．延時(shí)０．５ｓ

　?。觯铮椋鋎elay（）

　　{

　　通過上述程序可以看出，窮舉法程序結(jié)構(gòu)簡單。直接將所有需要的狀態(tài)在主函數(shù)中全部列舉出來即可。

　　二、移位法

　　通過觀察表一中列出的跑馬燈８種狀態(tài)，從０ＦＥＨ變化到７ＦＨ。這些狀態(tài)從二進(jìn)制來看，始終是保持７個(gè)“１”，１個(gè)“０”；并且“０”的位置從最低位依次移動(dòng)到最高位，每次向左移動(dòng)一位。當(dāng)‘０’移動(dòng)到最高位后，又重新從最低位開始。

　　在Ｃ語言中，我們學(xué)習(xí)過位操作運(yùn)算符。在位操作運(yùn)算符中，有專門的二進(jìn)制移位運(yùn)算符。其中，“＜＜”運(yùn)算符表示將二進(jìn)制數(shù)左移，　“＞＞”運(yùn)算符表示將二進(jìn)制數(shù)右移。不管是左移還是右移，移出來的空位補(bǔ)０。但是，我們觀察跑馬燈的８種狀態(tài)可以看出，在“０’向左移動(dòng)的過程中，移位空出來的狀態(tài)是補(bǔ)１，這樣保證始終是７個(gè)“１”，1個(gè)“０”。所以，在這里直接對最終顯示的狀態(tài)進(jìn)行左移操作顯然是不行的。由此，我們考慮將初始數(shù)據(jù)變成７個(gè)“０”，１個(gè)”１”，對初始數(shù)據(jù)進(jìn)行左移，左移之后再取反，即可變成７個(gè)“１”，１個(gè)“０”的顯示狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)跑馬燈功能。如表２所示。

　　比較表１和表２的狀態(tài)．可以看出采用先對初始狀態(tài)移位再取反的方式．可以得到想要的跑馬燈８種狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)跑馬燈的顯示。

　　程序如下：

　　＃ｉｎｃｌｕｄｅ＜ｒｅｇ５１．ｈ＞

　?。觯铮椋洹。洌澹欤幔?/p>

　?。。酰睿螅椋纾睿澹洹。悖瑁幔颉。?，ｊ，ｋ；　／／延時(shí)函數(shù)．延時(shí)０．５ｓ

　?。妫铮颍ǎ椋撸担唬椋荆?；ｉ－一）

　?。妫铮颉。埃剑玻埃?；ｊ＞Ｏ；ｊ－－）

　?。妫铮颍ǎ耄剑玻担?；ｋ＞０；ｋ－－）；

　　}

　　通過上述程序可以看出．移位法通過對二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行移位之后再取反的方式來得到跑馬燈的狀態(tài)，并將其送端口實(shí)現(xiàn)跑馬燈的顯示。

　　三、查表法

　　所謂“查表”，指的是將程序中需要用到的所有數(shù)據(jù)建立成一個(gè)表格，再在程序中依次訪問每一個(gè)表格數(shù)據(jù)。在Ｃ語言中，我們可以在程序開始位置將表格定義成一個(gè)數(shù)組。然后在程序中，通過循環(huán)結(jié)構(gòu)程序依次訪問表格數(shù)組的每一個(gè)元素（即查表）。

　　表２移位法實(shí)現(xiàn)跑馬燈的狀態(tài)表

　　通過表一，我們知道跑馬燈的顯示狀態(tài)有８種，那么我們可以將這８種狀態(tài)建立成一個(gè)８個(gè)元素的數(shù)組，再通過循環(huán)結(jié)構(gòu)查表，依次將每一個(gè)元素送給端口顯示。

　　程序如下：

　　通過上述程序可以看出，查表法將跑馬燈的所有數(shù)據(jù)在程序開始定義成一個(gè)數(shù)組，然后在主函數(shù)ｍａｉｎ（）中用一個(gè)ｆoｒ循環(huán)依次訪問每一個(gè)數(shù)組元素。實(shí)現(xiàn)查表。

　　四、三種實(shí)現(xiàn)方法的比較

　　窮舉法、移位法、查表法都可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)“跑馬燈”的顯示控制。

　　窮舉法，顧名思義，這種方法要將所有的狀態(tài)在程序中一列舉出來，不管這些數(shù)據(jù)是有規(guī)律的還是無規(guī)律的。從窮舉法的程序我　們可以看出，它的程序結(jié)構(gòu)在三種方法中是最簡單的。但是，窮舉法　列舉的狀態(tài)越多，程序就越長。所以，窮舉法比較適合于數(shù)據(jù)或狀態(tài)較少的場合。

　　移位法，是采用二進(jìn)制數(shù)的移位操作來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示。我們觀察表一和表二的跑馬燈狀態(tài)可以看出：在跑馬燈中．它的每一個(gè)狀態(tài)都可以通過在上一個(gè)狀態(tài)的基礎(chǔ)上移位、取反來得到。其數(shù)據(jù)的變化是有規(guī)律的。所以，移位法適合于數(shù)據(jù)呈規(guī)律變化。下一個(gè)數(shù)據(jù)可由上一個(gè)數(shù)據(jù)通過計(jì)算來得到的場合，ｋｌａｎ：“跑馬燈”，以及單片機(jī)的動(dòng)態(tài)掃描控制等。

　　查表法，是將所有數(shù)據(jù)在程序開始定義成一個(gè)表格。再通過循環(huán)　結(jié)構(gòu)程序依次訪問每一個(gè)數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)查表。觀察查表法程序的數(shù)據(jù)，我們可以看出，所有數(shù)據(jù)都定義成了一個(gè)數(shù)組，而數(shù)組中的數(shù)據(jù)是不是有規(guī)律，對查表法沒有什么影響。所以。查表法中既可以使用有規(guī)律的數(shù)據(jù)，也可以使用無規(guī)律的數(shù)據(jù)。查表法的程序比窮舉法精干，使用的數(shù)據(jù)不需要像移位法要求的規(guī)律．所以在單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)中，查表法得到了廣泛的應(yīng)用。比如：數(shù)碼管的顯示控制、LED點(diǎn)陣的顯示控制等。