单片机实例之跑马灯
跑马灯实验报告
电子系统综合设计报告学号 201009120229 姓名李文海年级专业 2010级电子信息工程(二) 指导教师刘怀强学院理学院走马灯实验论文--《嵌入式系统技术》1、实验目的1、学会dp-51pro实验仪监控程序下载、动态调试等联机调试功能的使用；2、理解和学会单片机并口的作为通用i/o的使用；3、理解和学会单片机外部中断的使用；4、了解单片机定时器/计数器的应用。
2、实验设备z pc 机、arm 仿真器、2440 实验箱、串口线。
3、实验内容z 熟悉 arm 开发环境的建立。
z 使用 arm 汇编和 c 语言设置 gpio 口的相应寄存器。
z 编写跑马灯程序。
5、实验原理走马灯实验是一个硬件实验，因此要求使用dp-51pro 单片机综合仿真实验仪进行硬件仿真，首先要求先进行软件仿真，排除软件语法错误，保证关键程序段的正确。
然后连接仿真仪，下载监控程序，进行主机与实验箱联机仿真。
为了使单独编译的 c 语言程序和汇编程序之间能够相互调用，必须为子程序间的调用规定一定的规则。
atpcs ，即 arm ， thumb 过程调用标准(arm/thumb procedure callstandard)，是 arm 程序和 thumb 程序中子程序调用的基本规则，它规定了一些子程序间调用的基本规则，如子程序调用过程中的寄存器的使用规则，堆栈的使用规则，参数的传递规则等。
下面结合实际介绍几种 atpcs 规则，如果读者想了解更多的规则，可以查看相关的书籍。
1．基本 atpcs 基本 atpcs 规定了在子程序调用时的一些基本规则，包括下面 3 方面的内容：(1)各寄存器的使用规则及其相应的名称。
(2)数据栈的使用规则。
(3)参数传递的规则。
相对于其它类型的 atpcs，满足基本 atpcs 的程序的执行速度更快，所占用的内存更少。
但是它不能提供以下的支持： arm 程序和 thumb 程序相互调用，数据以及代码的位置无关的支持，子程序的可重入性，数据栈检查的支持。
单片机跑马灯实训报告
4、彩灯仿真图，如图4-4所示。
图４-4彩灯仿真图
５、彩灯布局图,如图4-5所示。
图４-5彩灯布局图
五、焊接电路
按电路装配图,如图5-1。按顺序将元器件焊接到万能板上，并用导线对其进行连接,然后对其进行检测。
图５-1电路装配图
六、程序流程：
实现小灯随开关闭合亮的程流程图，如图６－1所示。
Ｐ1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口, 口缓冲器嫩接收输出 4TＴＬ 门电流。 Ｐ1口管脚写入 1 后,被内部上拉高,可用作输入,P1 口被外部下拉为低电平时,将输出电 流,这是由于内部上拉的缘故。在 FLASＨ 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。
P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 Ｉ/O 口,Ｐ２ 缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流, 当 P2 口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入是,“1”P２ 口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存 储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址高八位。在给出地址“1”时它利用内部上位优势，当对外部八位地址数据存储器进行续写时,P２ 口输出其特殊功能 寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
图6-1流程图
七、跑马灯程序:
OＲＧ 00H
ＬJMＰ STAＲＴ
ＯＲG ３0H
STＡRＴ：MOV A,＃0FEH
LＯOＰ:MOV P1，A
ＬＣALL DEＬＡＹ
RＬ A
ＬJＭPLOOP
ＤEＬAY:ＭOＶ R5，#5
D1： MOＶ R６,#2０0
Ｄ2: MOV R7,＃2５0
单片机用595串入并出点亮跑马灯
uint code table1[]={
0x7fff,0xbfff,0xdfff,
0xefff,0xf7ff,0xfbff,
0xfdff,0xfeff,0xff7f,
0xffbf,0xffdf,0xffef,
0xfff7,0xfffb,0xfffd,
0xfffe,0xfffd,0xfffb,
STCP存储寄存器时钟输入
OE输出有效（低电平）
DS串行数据输入
VCC电源
时序图
写程序时候要注意时序问题，注意延时。
串转并16位接法
程序：#include<reg52.h>
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
{
for(i=0;i<14;i++)
{
temp=table[i];
input_595();
output_595();
delay(50);
}
}
for(j=3;j>0;j--)
{
for(i=0;i<30;i++)
{
temp=table1[i];
input_595();
output_595();
delay(50);
sbit shcp=P2^0;
sbit ds=P2^1;
sbit stcp=P2^2;
uint temp;
uint code table[]={
0x7ff7ef,0xfbdf,
0xfdbf,0xfe7f,0xfdbf,
任务9 用自制的跑马灯电路实现8只LED循环点亮
• 出栈指令格式为：POP direct ；（direct）←（SP） • • ；SP←SP-1 该指令执行时先将SP所指单元数据弹出至direct所指的地址单元， 然后SP减1指向新的栈顶单元地址。
• •
4）子程序调用指令 ） 子程序调用指令的功能调用子程序，执行时先将断点地址（调用 指令的下一条指令的首地址）压入堆栈区，然后将子程序的首地址送 PC，执行子程序。 （1）长调用指令LCALL addr16 ；PC←PC+3 ；SP←SP+1 ；（SP）←PC7-0 ；SP←SP+1 ；（SP）←PC15-8 ； PC←addr16
执行该指令时，先将PC+2得到下一条指令的16位首地址，并将其压入堆栈， 最后子程序标号所在的子程序入口地址送给PC，CPU转入子程序执行。由于短 调用指令中的PC高5位地址不变，所以其转移的范围为2KB。
任务9 用自制的跑马灯电路实现8只 任务 用自制的跑马灯电路实现 只LED循环点亮 循环点亮 程序分析讲解
任务9 用自制的跑马灯电路实现8只 任务 用自制的跑马灯电路实现 只LED循环点亮 循环点亮
9.1.3 跟我学 1）减1不为零循环转移指令 ） 不为零循环转移指令DJNZ 不为零循环转移指令 DJNZ Rn，rel ；PC←PC+2,Rn←(Rn)-1,若(Rn)≠0,则PC←PC+rel DJNZ direct，rel ；PC←PC+2, direct←(direct)-1,若(direct)≠0,则 PC←PC+rel； 每执行一次循环转移指令，第一操作数（Rn或direct中的数）减1，并 保存，若减1后结果不为零，则转移至目的地（标号处）；若减1后结果为零， 则程序按顺序执行下一条指令。
实验三：跑马灯实验
微控制器综合设计与实训实验名称：实验三跑马灯实验实验三：跑马灯实验1 实训任务(1) 编写程序，实现对LED1~LED8的轮流点亮；(2) 仿真调试，调整延时时间，利用仿真示波器观察延时时间长短；(3) 下载程序，观察跑马灯运行状况。
1．1 实验说明本实验将要实现的是控制实训平台上的8个LED灯实现一个类似跑马灯的效果，LED通过控制IO口的高低电平工作，因此实验的关键在于如何控制STM32的IO口输出。
1．2 实验步骤(1) 在实训平台上将IO口与LED(LED1~LED8)连接；(2) 复制工程模板文件夹，新建led.c和led.h文件，并将新建文件加入工程中；(3) 编写led.h文件，声明void LED_Init(void)初始化函数，宏定义LED1~LED8；(4) 编写led.c文件，建立void LED_Init(void)初始化函数，实现对LED灯用到的IO端口的配置，配置为推挽输出，速度为50MHZ；(5) 编写main()函数，实现对LED1~LED8的轮流点亮；(6) 软件仿真，调整延时时间，利用仿真示波器观察延时时间长短；(7) 下载程序，观察跑马灯的运行状况。
2 程序设计2．1 通过数组实现流水灯：2．2 通过宏定义实现流水灯：2．3 通过函数实现流水灯：2．4 通过SYSTICK中断实现流水灯：3硬件原理图设计4 总结通过数组实现流水灯：通过宏定义实现流水灯：通过函数实现流水灯：通过SYSTICK中断实现流水灯：实验心得：本次实验通过四种方法来实现流水灯，分别是通过数组实现流水灯，通过宏定义实现流水灯，通过函数实现流水灯，通过SYSTICK中断实现流水灯。
让我体会到单片机代码的多样性及强大的拓展功能。
MCU通过控制IO口的高低电平来直接控制LED的亮灭，所以本实验的关键是如何控制STM32的IO口输出，来达到我们想要的效果。
就比如灯光秀。
可控跑马灯的设计与实现 2
摘要本设计使用AT89C51单片机作为微控制器，利用P0口连接8个发光二极管，通过两个按键KEY1和KEY2输入外部中断INT0和INT1来控制“跑马灯”的运停和选项，从而实现多种跑马的形式，以达到停止、继续，并要求有多种亮暗组合的实现。
关键词：MCS51 跑马灯独立按键目录摘要 (I)1设计概述 (1)2 AT89C51概述 (2)2.1 AT89C51的硬件结构 (2)2.2 AT89C51的工作模式 (6)2.3 AT89C51程序存储器的加密 (8)3硬件电路设计 (9)4 可控跑马灯的软件设计 (11)4.1程序流程图 (11)4.2 程序代码 (12)5 心得体会 (17)参考文献 (18)1设计概述整个设计过程是先通过了解任务要求和功能指标，查阅书籍、资料，确定硬件和软件方案，到实现硬件电路和软件程序，最后到系统板的运行实验以及修改调试，最终成功完成。
在众多的微控制器中，我选择了较为熟悉的AT89C51单片机，由于按键软件去抖效果逊色于硬件去抖，所以我选用硬件去抖。
根据任务书中描述的功能，设计的外围资源较少，所以采用了两个外部中断来作为按键的输入，这样可以减少软件设计的负担。
而LED电路采用常用的上拉电阻，接到IO口的方法。
总体下来软、硬件都较为简易，这样设计时，成功率可大大提高。
2 AT89C51概述AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机带有4K字节的可反复擦写的程序存储器（PENROM）。
和128字节的存取数据存储器（RAM），这种器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丢失存储技术生产，并且能够与MCS-51系列的单片机兼容。
片内含有8位中央处理器和闪烁存储单元，有较强的功能的AT89C51单片机能够被应用到控制领域中。
AT89C51提供以下的功能标准：4K字节闪烁存储器，128字节随机存取数据存储器，32个I/O口，2个16位定时/计数器，1个5向量两级中断结构，1个串行通信口，片内震荡器和时钟电路。
单片机整套实验及程序(交通灯_跑马灯等)
实验1 跑马灯实验一、实验目的●初步学会Proteus ISIS和uVision2单片机集成开发环境的使用；●初步掌握采用汇编语言与C语言开发单片机系统的程序结构；●掌握80C51单片机通用I/O口的使用；●掌握单片机内部定时/计数器的使用及编程方法以及中断处理程序的编写方法。
二、实验设备及器件●硬件：PC机，HNIST-1型单片机实验系统●软件：Proteus ISIS单片机仿真环境，uVision2单片机集成开发环境三、实验内容●编写一段程序，采用P1口作为控制端口，使与P1口相接的四个发光二极管（D1、D2、D3、D4）按照一定的方式点亮。
如点亮方式为：先点亮D1，延时一段时间，再顺序点亮D2……D4，然后又是D4……D1，同时只能有一个灯亮；然后每隔一段时间一次使相邻两个灯亮，三个灯亮，四个灯亮，最后闪烁三次，接着循环变化。
●基于Proteus ISIS仿真环境完成上述功能的仿真。
●基于uVision2单片机集成开发环境与硬件平台完成程序的脱机运行。
四、实验原理图图3.1 跑马灯实验电路原理图电路原理图如上图3.1所示，AT89S52的P1.0~P1.3控制4个发光二极管，发光二极管按照一定次序发光，相邻发光二极管的发光时间间隔可以通过定时器控制，还可以通过软件延时实现。
五、软件流程图与参考程序●主程序流程图如下：●参考程序#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar aa，num，speed，flag;uchar code table[]={0x0e，0x0d，0x0b，0x07};uchar code table1[]={0x0a，0x05，0x09，0x06};uchar codetable2[]={0x0c，0x09，0x03，0x08，0x01，0x0e，0x0c，0x08，0x00};void delay(uint z)//延时函数{uint x;uchar y;for(x=z;x>0;x--)for(y=200;y>0;y--);}void init()//条件初始化函数{ flag=0;speed=10;//控制跑马灯流水速度TMOD=0x01;//中断方式TH0=(65535-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;//初值EA=1;//打开总中断ET0=1;//打开外中断0TR0=1;}void main(){init();//调用初始化函数while(1){if(flag){delay(2000);//调用延时函数for(num=0;num<4;num++)//从左至右间隔一个依次闪烁{P1=table[num];delay(2000);}for(num=3;num>0;num--)//从左至右间隔一个依次闪烁{P1=table[num];delay(2000);}for(num=0;num<4;num++)//从左至右间隔两个依次闪烁{P1=table1[num];delay(2000);}for(num=3;num>0;num--)//从左至右间隔两个依次闪烁{P1=table1[num];delay(2000);}for(num=0;num<6;num++)//两个，三个，四个跑马灯依次闪烁{P1=table2[num];delay(2000);}for(num=0;num<5;num++)//闪烁5次{P1=0xff;//全暗delay(2000);P1=0X00;//全亮delay(2000);}speed=speed-3;//变速if(speed==4){speed=10;}}}}void timer0() interrupt 1//中断函数{TH0=(65535-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;aa++;if(aa==speed){aa=0;flag=1;}}六、实验思考题●请用汇编指令完成本实验内容，深刻理解汇编语言程序设计结构。
单片机实训报告跑马灯
一、实训背景随着科技的发展，单片机作为一种重要的嵌入式系统控制单元，在工业控制、智能家居、物联网等领域得到了广泛的应用。
为了提高学生对单片机程序设计的理解和实践能力，本次实训选择了跑马灯程序设计作为实训项目。
二、实训目的1. 熟悉单片机的基本结构和编程方法。
2. 掌握Keil C51集成开发环境的使用。
3. 学习跑马灯程序的设计与实现。
4. 培养动手实践能力和团队协作精神。
三、实训内容本次实训主要分为以下几个部分：1. 电路设计：设计跑马灯的电路，包括单片机、LED灯、电阻、按键等元件。
2. 程序设计：编写跑马灯的程序，实现LED灯的正序、倒序、闪烁等功能。
3. 程序调试：在Keil C51集成开发环境中进行程序调试，确保程序正常运行。
4. 实验报告撰写：总结实训过程中的经验和收获，撰写实验报告。
四、电路设计跑马灯电路主要包括以下元件：1. 单片机：选用AT89C51单片机作为控制核心。
2. LED灯：使用8个LED灯作为显示元件。
3. 电阻：用于限流，防止LED灯烧毁。
4. 按键：用于控制跑马灯的运行模式。
电路连接方式如下：1. 将8个LED灯的正极依次连接到单片机的P1口。
2. 将8个LED灯的负极依次连接到地线。
3. 将按键的一端连接到单片机的P3.0口，另一端连接到地线。
五、程序设计跑马灯的程序采用C语言编写，主要功能包括：1. 正序跑马灯：LED灯依次点亮，从D1到D8。
2. 倒序跑马灯：LED灯依次点亮，从D8到D1。
3. 闪烁跑马灯：LED灯快速闪烁。
程序流程如下：1. 初始化单片机P1口为输出模式。
2. 根据按键输入选择跑马灯的运行模式。
3. 根据选择的模式，依次点亮LED灯。
4. 延时一段时间，然后继续点亮下一个LED灯。
5. 重复步骤3和4，直到所有LED灯点亮完毕。
程序代码如下：```c#include <reg51.h>#define LED P1void delay(unsigned int t) {unsigned int i, j;for (i = 0; i < t; i++)for (j = 0; j < 120; j++);}void main() {unsigned char i;LED = 0x01; // 正序跑马灯while (1) {for (i = 0; i < 8; i++) {delay(500); // 延时LED = (0x01 << i); // 点亮下一个LED灯}}}```六、程序调试在Keil C51集成开发环境中，将程序代码编译生成HEX文件，然后将HEX文件烧录到单片机中。
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在P1.0引脚上输出0，应使用的命令是： light=0;（汇编:CLR P1.0)
同理，让LED熄灭，应使用的命令是： light=1; （汇编:SETB P1.0)
单片机实例之跑马灯
4、延时程序的编写
单片机执行一条指令的执行时间，称为指令周期。 指令周期是以机器周期为单位的，为1~4个机器周期，多 数指令都是单周期指令，也就是执行一条指令的时间为一 个机器周期。在MCS-51单片机规定一个机器周期为单片 机振荡器的12个振荡周期。如果晶振频率为12MHz，则 一个机器周期为1μs。
程序开始 输出低电平
在本任务的程序设计框图 就是图3-4。从框图中可看出两 点，一是程序是一个循环结构， 即程序开始后就反复地循环执 行，二是程序包含了端口输出 控制和0.5秒的延时程序。
延时0.5秒 输出高电平 延时0.5秒
图3-4 1Hz的闪烁程序设计框图
单片机实例之跑马灯
在本任务中的引脚定义使用如下命令： sbit light=P1^0;
单片机实例之跑马灯
图3-2 八路发光二极管控制电路演示图
单片机实例之跑马灯
三、程序设计
P1.0端口的LED闪亮
AT89S51
单片机的 I/O端口
P1.0
+Vcc
图3-3 单片机驱动一只发光二极管的原理电路
单片机实例之跑马灯
0.5秒延时的汇编程序：
MOV R6，#5
SS:
MOV R7, #200
单片机的指令运行是很快的，要在端口获得一定时间 长度的脉冲信号，就要通过编写程序，使单片运行设计程 序产生时间延迟，实现从单片机输出端口上获得需要频率 的电脉冲信号。
单片机实例之跑马灯
任务中要求获得0.5s的时间长度，当单片机的指令周 期是1μs时，可计算出0.5s是1μs的倍，在程序编写中常用 循环语句来完成计数和时间延迟，从而获得需要的延时时 间。
delay: mov R6,#5
SS: MOV R7, #200
loop: mov R1,#245
SD: DJNZ R1, SD DJNZ R7,loop DJNZ R6,SS ret
end
单片机实例之跑马灯
1、端口的定义 C51使用sfr命令来对单片机这些端口进行定义，
如： sfr P1 = 0x90；
这条命令的作用就是定义了P1这个名称（也可叫 变量）代表了地址为90H的特殊功能寄存器。
汇编程序直接使用P1就可以，并且不分大小 写。例：MOV P1,#0FFH；MOV P1,#00H。
单片机实例之跑马灯
在程序命令中使用命令“sfr P1 = 0x90；”这 样定义后，P1就代表了P1口，程序中就可以对单 片机的P1口进行读写操作了，如使用“Y=P1；”的 命令将单片机P1口的状态读入并存入变量Y中， 而“P1=0x02”则是P1口的P1.1置1。
课题三（实例） 之跑马灯
任务一 一只LED的闪烁 任务二 跑马灯 任务三 任意变化的彩灯控制
单片机实例之跑马灯
学习目标
知识目标： Keil uVision2 软件的使用和调试
方法。 掌握汇编语言与C语言的编写方法
和技巧。 技能目标： 能根据实际电路要求编写闪烁LED
程序。
单片机实例之跑马灯
为了便于计算和控制，常采用无符号变量的循环来实 现。因为程序执行时，对应的每次循环所需要的时间是两 个机器周期，当单片机所使用的晶振为12MHz，每次循环 就延时2μs。
无符号数最大值为255，也就是说，使用无符号类型 的变量的单个的循环最多为255次，即用一个循环不能完 成所需要的0.5s延时。为了达到0.5s延时，可采用多重循 环的方式完成。为了方便，将其中的每重循环的循环次数 取为0.5s/2μs=25000的因数200、250和5。
同样的方式，也可以定义其他端口。为了方便， C51将各个厂商生产的单片机的各个特殊功能寄 存器的定义放在一个特殊的文件中，如AT89S51、 AT89C51对应的文件是AT89X51.H。作为通用的 MCS-51系列单片机，在编写C程序，首先调用这 些通用的REG51.H头文件。
单片机实例之跑马灯
2、位定义 针对特殊功能寄存器的某一位进行操作，
则需要使用sbit命令定义特殊功能寄存器中 的可寻址位。如要对AT89S51端口P1的 P1.0进行操作，则可以使用下面的命令进 行定义：
sbit P10=P1^0; 然后就能使用“P10=1；”控制P1.0输出高电 平，“P10=0；”控制P1.0输出低电平。
单片机实例之跑马灯
3、程序设计分析
单片机实例之跑马灯
近似值，不准确
按图3-5所对应的主程序： sbit light=P1^0;
程序开始
void main(void)
输出低电平
{
while(1)
延时0.5秒
{ light=0;
输出高电平
delay05s(); light=1;
延时0.5秒
LOOP: MOV R5, #249
DJNZ R5, $
DJNZ R7,LOOP
DJNZ R6,SS
整个子程序延时为： {[2μs×249+1+2]×200+2}×5=501010μs
单片机实例之跑马灯
汇编语言程序：
org 0000h LS:
setb p1.0 Lcall delay clr P1.0 Lcall delay sjmp $
单片机实例之跑马灯
下面就是一个完成0.5秒延时的程序。
void delay05s(void) {
unsigned char i,j,k; for(i=5;i>0;i--)
{ for(j=200;j>0;j--) { for(k=250;k>0;k--) {;} }
} }
整个子程序延时为：2μs×250×200×5=500000μs=0.5s。
任务一 一只LED的闪烁
一、课题目标
本课题就是以发光二极管为例，用单片机控制8只发 光二极管，实现逐个点亮、全亮、闪烁等花样显示。
为了便于理解，采用从简单的单只发光二极管的点亮 和熄灭控制开始，到实现八只发光二极管组成的各种样式 闪亮彩灯控制。
单片机实例之跑马灯
二、电路原理
图3-1 LED显示电路原理图