51单片机入门教程（2）——实现流水灯

一、搭建流水灯电路

在Proteus中搭建流水灯电路如图

二、流水灯程序

我们可以把流水灯看作依次点亮若干个灯。
程序如下：

#include <reg52.h>
sbit led1 = P2^0;
sbit led2 = P2^1;
sbit led3 = P2^2;
sbit led4 = P2^3;
sbit led5 = P2^4;
sbit led6 = P2^5;
sbit led7 = P2^6;
sbit led8 = P2^7;

void main()
{
    //点亮第一个灯
    led1 = 1;
    led2 = 0;
    led3 = 0;
    led4 = 0;
    led5 = 0;
    led6 = 0;
    led7 = 0;
    led8 = 0;
    //点亮第二个灯
    led1 = 0;
    led2 = 1;
    led3 = 0;
    led4 = 0;
    led5 = 0;
    led6 = 0;
    led7 = 0;
    led8 = 0;    
    //点亮剩余的灯
    //省略……
    while(1);
}

编译并下载程序到仿真中，观察现象发现只有第二个灯是亮的？？？
什么鬼？？？

2.1 延时程序

单片机的执行指令速度非常快，一个晶振是12MHz的单片机执行一条指令的速度是微秒级的，所以点亮第一个灯的时间太短了，以至于我们根本没有察觉。
因此我们需要一个延时的语句。
实现延时的方法就是循环执行很多次空指令。程序如下：

//延时一秒的程序
int i,j;
for(i = 0;i < 110; ++i)
{
  for(j = 0; j < 1000; ++j)
  {
    ;//什么也不做
  }
}

然后我们就可以把流水灯的程序改成这样的：

#include <reg52.h>
sbit led1 = P2^0;
sbit led2 = P2^1;
sbit led3 = P2^2;
sbit led4 = P2^3;
sbit led5 = P2^4;
sbit led6 = P2^5;
sbit led7 = P2^6;
sbit led8 = P2^7;

void main()
{
    int i,j;
   //点亮第一个灯
    led1 = 1;
    led2 = 0;
    led3 = 0;
    led4 = 0;
    led5 = 0;
    led6 = 0;
    led7 = 0;
    led8 = 0;
    //延时1秒 
	for(i = 0;i < 110; ++i)
	{
	  for(j = 0; j < 1000; ++j)
	  {
	    ;//什么也不做
	  }
	}
    //点亮第二个灯
    led1 = 0;
    led2 = 1;
    led3 = 0;
    led4 = 0;
    led5 = 0;
    led6 = 0;
    led7 = 0;
    led8 = 0;    
    //点亮剩余的灯
    //省略……
    while(1);
}

编译并下载程序到仿真中，观察现象发现首先第一个灯亮，过了一会儿第二个灯亮。

2.2 延时函数

我们剩下的任务就是依次点亮每个灯，但是每次点亮一个灯就需要写一段延时程序，很麻烦!
为了程序的可读性（toulan）,可以把延时程序写成一个子函数，随时供我们使用。
C语言中子函数的定义方式如下

返回值类型 函数名 (参数1，参数2，……)
{
  函数体;
}

这样我们就可以把延时函数写成这样：

void delay1s()
{
  int i,j;
  for(i = 0; i<110;++i)
  {
    for(j = 0; j<1000;++j)
    {
      //什么也不做
    }
  }
}

几点说明：

• void：因为该延时函数不需要返回值，所以写为void
• delay1s：该函数的函数名，命名需要符合C语言的标识符命名规则。
• (): 不需要传入参数，所以括号中为空
  至此我们可以把流水灯程序写为以下形式：

#include <reg52.h>

sbit led1 = P2^0;
sbit led2 = P2^1;
sbit led3 = P2^2;
sbit led4 = P2^3;
sbit led5 = P2^4;
sbit led6 = P2^5;
sbit led7 = P2^6;
sbit led8 = P2^7;

//延时1s
void delay1s()
{	 
    int i ,j;
   	for(i = 0;i<110; ++i){
	  for(j = 0;j<1000;++j){
	    ;
	  }
	}
}

void main()
{
    //点亮第一个灯
    led1 = 1;
    led2 = 0;
    led3 = 0;
    led4 = 0;
    led5 = 0;
    led6 = 0;
    led7 = 0;
    led8 = 0;

	//延时1s
	delay1s();

    //点亮第二个灯
    led1 = 0;
    led2 = 1;
    led3 = 0;
    led4 = 0;
    led5 = 0;
    led6 = 0;
    led7 = 0;
    led8 = 0;    
    //点亮剩余的灯
    //省略……
    while(1);
}

2.3 按字节寻址

我们可以看到，上面的代码十分冗长，每次点亮一个灯需要8条语句，那么如何简化？
比如把
led1 = 1;led2 = 0; led3 = 0; led4 = 0; led5 = 0; led6 = 0; led7 = 0; led8 = 0;
这8条语句替代为P2 = 0000 0001？？？
答案是可以的。代码如下

unsigned char a = 0x01;  //0x01是0000 0001的16进制形式
P2 = a;//相当于led1 = 1;led2 = 0; led3 = 0;  led4 = 0; led5 = 0; led6 = 0; led7 = 0; led8 = 0;

至此，我们可以把流水的代码优化为如下形式：

#include <reg52.h>

//延时1s
void delay1s()
{	 
    int i ,j;
   	for(i = 0;i<110; ++i){
	  for(j = 0;j<1000;++j){
	    ;
	  }
	}
}

void main()
{
	unsigned char a1 = 0x01 ;    // 0000 0001
	unsigned char a2 = 0x02;    // 0000 0010
    //点亮第一个灯
	P2 = a1;

	//延时1s
	delay1s();

    //点亮第二个灯
	P2 = a2;    
    //点亮剩余的灯
    //省略……
    while(1);
}

2.4 逻辑移位

依次点亮8个灯，每点亮一个灯都需要一句赋值语句还是很麻烦 。
所以可以使用逻辑移位语句，每次赋值后，将数值左移一位。
C语言逻辑左移代码如下：

unsigned char a = 0x01;  //a = 0000 0001
unsigned char b = a<<1;  // b = 0000 0010
usingned char c = a<<3;   //c = 0000 1000

至此，我们可以把流水灯的代码优化如下：

#include <reg52.h>
//延时1s
void delay1s()
{	 
    int i ,j;
   	for(i = 0;i<110; ++i){
	  for(j = 0;j<1000;++j){
	    ;
	  }
	}
}

void main()
{
    //初始化
	unsigned char a = 0x01;
    while(1)
	{
	  //循环点亮流水灯
	  P2 = a;   
	  a = a<<1;
	  delay1s();
	}
}

编译并下载程序到仿真中，观察现象发现8个灯依次亮过之后不再亮了。

2.5 条件判断

因为在移位操作中，当变量a的值为1000 0000时，再次执行左移操作，a 中的1就溢出了，因此a的值变为0000 0000，此时我们需要加一个判断，使a再次恢复为0000 0001
C语言中，if条件判断使用方式如下

if(判断条件)
{
  //语句
}

当判断条件为真时，执行{ }中的语句。
至此，流水灯代码可改成如下形式：

#include <reg52.h>

//延时1s
void delay1s()
{	 
    int i ,j;
   	for(i = 0;i<110; ++i){
	  for(j = 0;j<1000;++j){
	    ;
	  }
	}
}

void main()
{
	unsigned char a = 0x01;
    while(1)
	{
	  if(a == 0x00)   //如果高位溢出
	  {
	    a = 0x01;      //则恢复
	  }
	  //循环点亮led灯
	  P2 = a;
	  a = a<<1;
	  delay1s();
	}
}