单片机学习之六：基本I/O口试验二：跑马灯

二极管从右至左依次发光。

二、试验目的：

l         掌握寄存器A,Rn的使用方法

l         掌握左移指令

l         掌握延时程序的编写

三、任务分析：

电路图同试验1，有了上一个试验的基础，这个程序对我们就没有什么难度啦。我们可以这样作：

首先：mov p0,#ofeh（让最右边的灯亮），然后经过一段延时，再：mov p1,#ofdh，这样依次赋值，直到：mov p0,#07fh（最左面的灯亮）。然后用ajmp指令返回，让灯光再重新开始循环。

这样固然可以，但是程序不够简单明了，我们要写8个mov语句。设想一下，假如有几十个灯，那写起来不是麻烦死啦？

好在单片机有一条左移指令rl a，它的作用是把累加器a中的数循环左移。

顺便说一下累加器a，它是单片机中的最常用的寄存器，大部分单操作数的指令都以a作为操作对象（例如rl a）；也有很多双操作数指令的一个操作数取自a（例如mov a,#00h）；还有加、减、乘、除等算数指令的运算结果也经常保留在a中，或者ab寄存器对中。

所以我们的程序就可以这样来实现啦：首先给a赋值，再输出到p0；然后延时；接下来把a中的数进行左移。然后重复上面的过程就可以啦。

四、试验程序

org  0000h

start:  clr p1.5    

mov a,#0feh        ；给a赋立即数，执行之后，a中的数据是11111110

loop:  mov p0,a          ；把a中的数据传输到p0

lcall delay         ；（1）

rl a               ；（2）

ajmp loop          ；返回标号为loop的指令

delay: mov r6,#02h        ；（3）

del1:  mov r5,#0ffh       ；（4）

del2:  djnz r5,del2        ；（5）

      djnz r6,del1        ；（6）

      ret               ；（7）

      end

 注释：

1、这是一个子程序调用指令。在程序设计中，常常把具有一定功能的公用程序编成子程序，以便让主程序调用。

该指令的执行过程是这样的：当执行lcall指令后，程序就转到lcall后面标号delay指定的程序处往下执行，当执行遇到ret指令时，就返回lcall指令下面的一条指令，即rl a指令。

从上面的分析，我们可以知道：标号为delay的程序应该是一段延时程序，那么它到底延时了多长时间呢？我们一会给大家讲解这个时间的计算方法，先往下看吧。

同样，子程序调用也有两条指令：acall和lcall。两者的区别是：acall指令调用的子程序起始地址必须和acall后面的第一条指令在同一个2k区域的程序存储器内；而lcall指令可以调用存放在程序存储器中64K字节范围内的任何地方的子程序。简单的说就是acall调用的范围小，而lcall的范围大。如果你拿不准的话，就用lcall吧。

 2、这条指令的功能是：把累加器a中的内容向左移动一位，最高位的内容A7被移动到最低位A0，图示如下：

3、现在我们来分析delay子程序的延时时间：

我们先看（3）（4）（5）（6）（7）这样几个语句：

（3）的意思是给r6赋值02h。r6是什么？我们好像以前没有说过。大家先知道它也是一个8位的寄存器就行啦，关于它的内容，我们下面在介绍。

（4）的意思和（3）类似，不再赘述。

（5）应用了djnz指令，这个指令的意思是：减1不为0转移。因此语句（6）的意思是：把r5中间存的内容减去1，如果不是0，就继续执行该条语句，否则，执行下面的语句。

（6）根据上面的分析我们知道：（6）的意思是：把r6中的内容减1，如果不是0，就返回标号为del1的程序，重新给r5赋值0ffh，然后在对r5进行减1运算。

从分析可见，如果延时程序执行完，djnz指令总的执行次数是：02h×0ffh，即2×255＝510次。

可见，如果我们知道执行一次djnz指令的时间，我们就可以算出这个程序的延时时间了。那么执行一次djnz指令需要多少时间呢？

单片机的指令执行起来所花费的时间是不一样的，有的指令执行时间短，只需要1个机器周期，而有的指令执行时间长，需要4个机器周期。Djnz指令的执行时间是2个机器周期。

每一个机器周期又是多长呢？从相关教材上，我们知道1个机器周期是振荡周期的12倍。

而振荡周期T＝1/振荡频率＝1/12MHZ

所以延时程序的总的延时时间是：2×255×2×12×（1/12MHZ）=1ms

好啦，现在把上面的程序下载到单片机中，你看到了什么？

怎么回事，所有的灯都亮啦！

当然啦，因为我们的延时太短啦，只有1ms，所以我们的眼睛根本分辨不出来。我们现在把延时增加为100ms，程序修改如下：

org  0000h

start:  clr p1.5

mov a,#0feh

loop:  mov p0,a

lcall delay

rl a

ajmp loop

delay: mov r7,#100    ;把1ms延时子程序执行100次

del1:  mov r6,#02h         

del2:  mov r5,#0ffh     

del3:  djnz r5,del3      

      djnz r6,del2

      djnz r7,del1

      ret          

      end

现在再看看，一切正常啦，ok！

4、现在来看看寄存器R的问题

单片机的存储器结构和常见的微型计算机的配置方式不同，把程序存储器和数据存储器分开。程序存储器用来存放程序，数据存储器用来存放程序运行需要的常数和变量。

单片机的数据存储器分为内部存储器和外部存储器，用mov访问内部数据存储器，用movx访问外部数据存储器。

内部数据存储器是最灵活的地址空间，一共有256字节。这256个字节被分为两组：00h～7fh的低128字节是内部RAM区；80h～ffh的高128字节为特殊功能寄存器区。其中低128字节的地址分配如下图所示：

从图上可见，低128字节中，从00h～1fh共32个字节是四个通用的工作寄存器区，每一个区有8个工作寄存器，编号均为从R0～R7。

大家可能会问，既然四个工作寄存器组的名字都叫R0～R7，那么，上面的程序中间用的寄存器到底是哪个呢？

当前程序使用的工作寄存器区是有程序状态字PSW决定的。

那么PSW又在哪里呢？

刚才我们说到80h～ffh的高128字节是特殊功能寄存器区，PSW就在这个区里面。这个区域还有很多别的特殊功能寄存器，大家可以参考相关资料。

PSW是一个8位的寄存器，它各位的说明如下：

其中，决定选择哪个寄存器区的是RS1和RS0这两位，为00时，选择0区；01时选择1区；10时选择2区；11时选择3区。

大家可能会问，程序中间并没有给这个寄存器赋值，那么它到底选择哪个区域呢？

由于单片机被复位后，所有的寄存器请零，所以在本程序中，缺省的使用的是0区的寄存器组。

5、课后练习

（1）、学习该试验中出现的理论知识，包括程序存储器，数据存储器的地址分配，和相关指令。

（2）、编写一个跑马灯程序，让二极管从左至右发光，延迟时间是1s，即1000ms。注意，可不是把上面程序中的mov r7，＃100，改成mov r7，＃1000，那么简单哦。