【单片机】06流水灯

上次课布置的流水灯实验，硬件上我们用8根导线分别将P1口的第0脚接到第0个灯，第1脚接到第1个灯，以此类推，直到将第7脚接到第7个灯上。软件上相信大家能想到的最简单的办法是先将第0个灯点亮，延时，再将1个灯点亮，再延时，依次类推直到将第7个灯点亮，延时，再将上面的步骤无限的循环执行，代码如下：

#include 
void main()
{
	unsigned int i;
	while(1)
	{
		P1=0xFE;             
		//11111110B 第0个灯亮，其他的灯灭
		for(i=0;i<=10000;i++);  //延时
		P1=0xFD;             
		//11111101B 第1个灯亮，其他的灯灭
		for(i=0;i<=10000;i++);  //延时
		P1=0xFB;             
		//11111011B 第2个灯亮，其他的灯灭
		for(i=0;i<=10000;i++);  //延时
		P1=0xF7;             
		//11110111B 第3个灯亮，其他的灯灭
		for(i=0;i<=10000;i++);  //延时
		P1=0xEF;             
		//11101111B 第4个灯亮，其他的灯灭
		for(i=0;i<=10000;i++);  //延时
		P1=0xDF;             
		//11011111B 第5个灯亮，其他的灯灭
		for(i=0;i<=10000;i++);  //延时
		P1=0xBF;             
		//10111111B 第6个灯亮，其他的灯灭
		for(i=0;i<=10000;i++);  //延时
		P1=0x7E;             
		//01111111B 第7个灯亮，其他的灯灭
		for(i=0;i<=10000;i++);  //延时
	}
}

将上面的程序我们编译下载到单片机中运行，我们看到了LED灯依次点亮的流水灯效果。我们来分析一下上面的程序的还能不能优化。

我们发现点亮每个灯的语句都差不多，都是给P1赋值，然后延时，我们能不能用循环来做呢？能否用循环来做，取决于点亮每个灯的语句中不同部分是否有规律，若有规律我们就能用循环来写。我们发现从第0个灯到第7个灯点亮赋的值不同，这些值程序中使用的是16进制形式，看不出规律，但我们分析这些值的二进制（见上面程序的注释部分），发现每次赋的值是将上次赋的值循环左移了一下，初始值为0xFE，那我们有没有循环左移操作符呢？汇编语言中有循环左移指令，这里我们不做介绍，那C51中有循环移位运算符吗？答案是否定的。我们直接能想到的是C语言中有“<<”（左移）和“>>”（右移）运算符。下面我们详细复习一下这个运算符的使用。
1、“<<”（左移）
“<<”表达式的形式是：操作数< 2、“>>”（右移）
“>>”表达式的形式是：操作数<>位，这里要注意最左边空出来的n位，若操作数是无符号数则补0，若操作数是有符号数则>>补符号位。例如：
unsignedchar x=0xFE;
x=x>>1;
上面的语句x定义的是无符号字符型，x的初始值写成二进制是111111110B，x>>1后x的值为01111111B，空出的最高位补的是0。但若是下面的语句结果就不一样了。
char x=0xFE;
x=x>>1;
上面的语句x定义的是有符号字符型，x的初始值写成二进制是111111110B，注意了符号位是1，x>>1后x的值为11111111B，空出的最高位补的是符号位1。再看下面的语句。
char x=0x7E;
x=x>>1;
上面的语句x定义的是有符号字符型，x的初始值写成二进制是011111110B，注意了符号位是0，x>>1后x的值为00111111B，空出的最高位补的是符号位0。

综上分析，C51没有直接的循环移位运算符，但在intrins.h头文件中已经定义了这些功能的函数，可以直接调用，移位函数有：
（1）unsigned char cror (unsigned char, unsignedchar);无符号字符型变量循环右移位
函数。
（2）unsigned int iror (unsigned int, unsigned char);无符号整型变量循环右移位函
数。
（3）unsigned long lror (unsigned long, unsigned char);无符号长整型变量循环右移位
函数
（4）unsigned char crol (unsigned char, unsigned char);无符号字符型变量循环左移位
函数。
（5）unsigned int irol (unsigned int, unsigned char);无符号字符型变量循环左移位
函数。
（6）unsigned long lrol (unsigned long, unsigned char);无符号字符型变量循环左移位
函数。
以上6个函数第一形参是循环移位的数据，第二形参是循环移位的次数，例如要将P0寄存器循环左移一位，函数的调用形式为：
P0=_crol_ (P0, 1);
所以上面的流水灯代码可以改写为循环结构：

#include 
#include 
void main()
{
	unsigned int i;
	P1=0xFE;
	while(1)
	{
		for(i=0;i<=10000;i++);  //延时
		P1=_crol_(P1, 1);//循环左移1位
	}
}

大家思考一下，如果没有这样的库函数，我们怎么自己写出循环左移1的功能代码呢？
我们分析发现，循环左移1位就是左移一位后，最右边空出来位补最左边移出去的那个位，我们可以先让操作数的值“左移”一位，最右边的位补的0，得到一个值1，再将操作数里的值右移7位，也就是,将被左移出去的最高位移到最低位上，得到值2，再将值1和值2或一下，就能实现循环左移功能了。例如，将P0循环左移一位我们可以写成如下代码：
P0=(P0<<1) | ( P0>>7);
上面的流水灯还可以用下面的代码实现：

#include 
#include 
void main()
{
	unsigned int i;
	P1=0xFE;
	while(1)
	{
		for(i=0;i<=10000;i++);  //延时
		P1=(P1<<1) | ( P1>>7);//循环左移1位
	}
}

1111 1110
1111 1100 | 0000 0001 = 1111 1101
1111 1010 | 0000 0001 = 1111 1011
… = 0111 1111
1111 1110 | 0000 0000 = 1111 1110
1111 1100 | 0000 0001 = 1111 1101
1111 1010 | 0000 0001 = 1111 1011
…