如何用用C語言編寫的單片機(jī)來控制流水燈

用C語言編寫的單片機(jī)流水燈程序的軟件和硬件，可以讓八個(gè)LED輪流點(diǎn)亮，每個(gè)燈點(diǎn)亮和熄滅時(shí)間均為1秒。是利用單片機(jī)I/O口控制外部設(shè)備的簡(jiǎn)單例子。當(dāng)然，在你掌握了本程序后，完全可以充分發(fā)揮你的想象，改變一下程序內(nèi)容和燈的接法（比如用光耦驅(qū)動(dòng)繼電器來控制霓虹燈），做出各種變化非凡的大型燈光廣告牌。

一、硬件電路

因?yàn)殡娐酚脝纹瑱C(jī)控制，所以電路非常簡(jiǎn)潔。其電路原理圖見下圖，印制板圖如下圖所示。

電路的核心部分是AT89C2051單片機(jī)，前面提到它有Pl和P3兩組I/O口，我們這里只用到Pl口，共8個(gè)引腳。圖中Cl、R9組成典型的上電復(fù)位（即在加電時(shí)單片機(jī)復(fù)位）電路，XTAL、C2、C3與AT89C2051片內(nèi)振蕩電路組成時(shí)鐘振蕩器。值得注意的是，C2、C3的容量不能與圖中數(shù)值偏差太大，否則可能引起不起振或振蕩不穩(wěn)定。XTAL的頻率可以在4-20MHz之間，不過，頻率的變化會(huì)導(dǎo)致程序運(yùn)行速度的變化，這樣就需要調(diào)整延時(shí)子函數(shù)的參數(shù)。事實(shí)上，不調(diào)整參數(shù)亦可，只是此時(shí)延遲時(shí)間不再是1秒，其延遲時(shí)間會(huì)隨著XTAL頻率的降低而增加。

二、軟件部分

本程序包含兩個(gè)函數(shù)，一個(gè)是主函數(shù)，另一個(gè)是延時(shí)子函數(shù)。源程序如下（為了便于講解，我們?yōu)槊啃谐绦蚣由狭司幪?hào)）：

程序各行作用如下：

00行：把AT89C2051的頭文件“AT89x051．H”包含進(jìn)來。

01行：聲明Delay（）延時(shí)子函數(shù)，該函數(shù)有一個(gè)無符號(hào)整型參數(shù)k，同時(shí)函數(shù)前面的void表明函數(shù)不返回函數(shù)值。

02行：延時(shí)子函數(shù)的開始，同時(shí)聲明兩個(gè)無符號(hào)整型變量i和j。

不過請(qǐng)注意，這里沒有象上期的程序一樣，把表示函數(shù)開始的“{”單獨(dú)成行，而是把下一行寫在一起了。事實(shí)上，寫C程序的時(shí)候，可以把多行寫作一行，C編譯器只要遇到分號(hào)就認(rèn)為是一行語句的結(jié)束。

當(dāng)然，我們不能因?yàn)镃程序有這個(gè)特點(diǎn)，就隨意把多行合作一行書寫，實(shí)際書寫C程序的時(shí)候，還是要養(yǎng)成良好的程序書寫習(xí)慣，按照約定俗成的原則來書寫。

03行：聲明for（）循環(huán)。這個(gè)循環(huán)的初始條件是i=0，終止條件是i＜k，循環(huán)計(jì)數(shù)是每循環(huán)一次，用手計(jì)數(shù)的變量i加1。因此，這個(gè)循環(huán)的循環(huán)次數(shù)就是k次。這樣，只要改變k的值（即改變Delay（）延時(shí)子函數(shù)的參數(shù)k的值），就可以很容易地控制循環(huán)次數(shù)，從而獲得不同的延時(shí)時(shí)間。

04行：聲明嵌套在03循環(huán)中的一個(gè)新的for（）循環(huán)，這個(gè)循環(huán)與上一個(gè)循環(huán)相似，其循環(huán)次數(shù)是120次。本循環(huán)與上一個(gè)循環(huán)嵌套后，使得總的循環(huán)次數(shù)達(dá)120×k次。

05行：第一個(gè)分號(hào)，表示L條空語句，占用一個(gè)機(jī)器時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)延時(shí)的目的。后面的兩個(gè)“}”中，第一個(gè)“}”是04行for（）循環(huán)的結(jié)束標(biāo)志，程序遇到它時(shí)，將自動(dòng)返回04行，使用于循環(huán)計(jì)數(shù)的變量j加1，同時(shí)判斷j是否小于120，如果否，則轉(zhuǎn)入05行；第二個(gè)是03行for（）循環(huán)的結(jié)束標(biāo)志，程序遇到它則會(huì)返回03行。

06行：Delay（）延時(shí)子函數(shù)的結(jié)束標(biāo)志。

07行：聲明主函數(shù)main（）。這里的主函數(shù)不需要參數(shù)，也不返回函數(shù)值。

08行：主函數(shù)的開始標(biāo)志“{”。

與01行的Delay（）延時(shí)子函數(shù)一樣，習(xí)慣上也會(huì)把下一行的語句與本行的花括號(hào)寫在一起。

09行：聲明一個(gè)無條件for（）循環(huán)，“；；”以使單片機(jī)重復(fù)執(zhí)行任務(wù)，使流水燈能不停地流動(dòng)。

10行：大括號(hào)表示09行for（）循環(huán)的開始，語句“Pl_0=0”是讓單片機(jī)Pl口的O號(hào)引腳（即Pl.0）輸出低電平，根據(jù)電路可知，此時(shí)LED1會(huì)被點(diǎn)亮。

11行：以參數(shù)值1000調(diào)用01行聲明的Delay（）延時(shí)子函數(shù)，使程序運(yùn)行到此處時(shí)，延時(shí)1000毫秒（即1秒）。

12-41行：與10、11行的作用相同。

簡(jiǎn)而言之，10-41行的作用就是依次點(diǎn)亮LEDl-LED8這八個(gè)發(fā)光二極管。

42行：09行結(jié)束標(biāo)志，程序運(yùn)行到此處時(shí)，自動(dòng)返回09行，因?yàn)?9行的for（）循環(huán)是無條件循環(huán)，所以程序馬上會(huì)轉(zhuǎn)到10行繼續(xù)運(yùn)行。

三、軟件仿

真首先按照前面的方法建立一個(gè)新的工程，并把上面的程序按照前面的方法輸入并存盤。然后按照下面的方法進(jìn)行仿真調(diào)試。

1．把建立好的C程序加入工程

雙擊左邊工程窗口中的“Target1”，展開“Target1”夾，然后右擊“SourceGroupl”，選擇“增加文件到組‘SourceGroup1’（AddFilestoSourceGroup1）”，并把剛才輸入的C程序加入到工程中。

2．連編目標(biāo)程序

連編之前要設(shè)置目標(biāo)的輸出屬性，否則連編出來的目標(biāo)程序中不含有用于固化到單片機(jī)中的十六進(jìn)制文件。

設(shè)置目標(biāo)輸出屬性的方法是：

先單擊工程窗口中的“Target1”以選中它，然后選擇“工程”菜單中的“目標(biāo)‘Targetl’屬性（OptionsfortargetTargetl）”，系統(tǒng)彈出對(duì)話框，在對(duì)話框中選擇“輸出（Output）”選項(xiàng)卡，并選中“生成HEX文件（CreateHEXFile）”選項(xiàng)（生成十六進(jìn)制文件），當(dāng)然，如果你的單片機(jī)編程器不支持十六進(jìn)制文件的話，就要用轉(zhuǎn)換軟件把生成的十六進(jìn)制文件轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制了。

設(shè)置好目標(biāo)屬性后，按“F7”開始連編目標(biāo)程序。連編的結(jié)果信息會(huì)在輸出窗口中顯示出來，若顯示“0錯(cuò)誤（s），0警告（s）（0Error（s），0Warning（s））”表示連編成功，否則說明連編不成功。若連編不成功，在輸出窗口中會(huì)顯示錯(cuò)誤所在行及錯(cuò)誤原因，然后根據(jù)具體的錯(cuò)誤進(jìn)行修改，修改完成后，再次連編，直到連編成功。

3．仿真調(diào)試

連編好目標(biāo)程序后就可以開始仿真調(diào)試了，其步驟是：

1）選擇“調(diào)試（Debug）”菜單中的“開始/停止調(diào)試（Start/StopDebugSession）”，進(jìn)入仿真調(diào)試狀態(tài)。

2）選擇“外圍設(shè)備（Peripherals）”菜單中的“I/OPorts“選項(xiàng)中的“Port1”，打開I/O口狀態(tài)模擬器。狀態(tài)模擬器中的“&raDIC;”表示相應(yīng)的I/O口引腳狀態(tài)為“1”電平狀態(tài)。

如：圖中表示Pl口（Portl）的8個(gè)引腳全為“1”電平狀態(tài)。

3）按“Fll”進(jìn)行單步跟蹤調(diào)試。每按一次“Fll”，程序會(huì)執(zhí)行一步（即一條語句），若程序的執(zhí)行影響了I/O口的狀態(tài)，在I/O口狀態(tài)模擬器上會(huì)有相應(yīng)的顯示。因?yàn)槊堪碏ll一次，程序只執(zhí)行一步，所以在調(diào)試循環(huán)程序時(shí)，可能會(huì)有很多的步數(shù)，如本例中每調(diào)試一次Delay（）子函數(shù)中的兩個(gè)循環(huán)，其步數(shù)高達(dá)六萬步，因此要設(shè)法減少步數(shù)，本例中可先將Delay（）子函數(shù)的參數(shù)值由1000改為1，等調(diào)試成功后再改回1000，這樣就可以大大減少循環(huán)步數(shù)。

4）再次選擇“調(diào)試（Debug）”菜單中的“開始/停止調(diào)試（Start/StopDebugSession）”，退出仿真調(diào)試狀態(tài)。

四、程序固化

當(dāng)程序通過了仿真調(diào)試，就可以利用編程器把它固化到單片機(jī)，并插入做好的線路板上，欣賞你的勞動(dòng)成果了。