單片機(jī)快速入門(mén)實(shí)驗(yàn)：控制LED閃爍發(fā)光

如果說(shuō)初學(xué)計(jì)算機(jī)編程，最簡(jiǎn)單的入門(mén)程序是在屏幕上顯示“Hello world!”的話(huà)，那么學(xué)習(xí)單片機(jī)最簡(jiǎn)單的入門(mén)實(shí)驗(yàn)就是控制發(fā)光二極管(LED)閃爍發(fā)光。
P89LPC900系列單片機(jī)是近幾年出現(xiàn)的新一代80C51內(nèi)核單片機(jī)，許多人都想學(xué)習(xí)，并希望應(yīng)用到自己的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。下面我就以控制LED閃爍發(fā)光這個(gè)最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)為例，帶領(lǐng)大家入門(mén)。


●LPC900系列單片機(jī)簡(jiǎn)介
LPC900系列單片機(jī)是國(guó)際著名半導(dǎo)體廠(chǎng)商Philips公司(http://www.scn.semiconductors.philips.com/)推出的新一代80C51內(nèi)核單片機(jī)。LPC900兼容標(biāo)準(zhǔn)80C51的指令系統(tǒng)和特殊功能寄存器(SFR)，如果學(xué)過(guò)80C51單片機(jī)，則很容易入門(mén)。LPC900對(duì)80C51原有的CPU內(nèi)核進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，在相同的時(shí)鐘頻率下，指令執(zhí)行速度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)80C51的6倍。LPC900內(nèi)部集成有多種外圍功能部件，如I2C總線(xiàn)、SPI接口、增強(qiáng)型UART、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、模擬比較器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、EEPROM、CCU等等。這些功能部件都可以通過(guò)SFR寄存器方便地進(jìn)行操控。片內(nèi)Flash容量有1KB到16KB，可以進(jìn)行ISP/IAP操作。LPC900系列單片機(jī)可謂是功能強(qiáng)大，性?xún)r(jià)比極高。


●電路原理圖及電路說(shuō)明

在電路中是以28引腳的P89LPC932A1單片機(jī)為例的，但是類(lèi)似的電路還可以應(yīng)用于其它型號(hào)上。
LPC900系列單片機(jī)屬于低電壓器件，正常的電源電壓范圍通常是2.4～3.6V。在這里，電源部分省略不畫(huà)了，直接取VCC＝3.3V。
按照一般的電路設(shè)計(jì)常識(shí)，芯片的電源引腳對(duì)地要加上10～100nF的電容(見(jiàn)圖中的C1)，以消除可能通過(guò)電源線(xiàn)串進(jìn)來(lái)的高頻干擾。
LPC900系列單片機(jī)具有“內(nèi)部復(fù)位”功能。因此可以不使用額外的復(fù)位電路。如果選擇了內(nèi)部復(fù)位(在燒寫(xiě)程序時(shí)設(shè)置)功能，那么“P1.5/RST”引腳可以作為一個(gè)I/O口使用，但是只能用作輸入，不能用作輸出。
LPC900系列單片機(jī)片內(nèi)都有一個(gè)高精度的RC振蕩器。RC振蕩器的頻率標(biāo)稱(chēng)是7.3728MHz，這是適合于UART通信的頻率點(diǎn)，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)精度可達(dá)±2.5%。LPC900系列單片機(jī)同時(shí)也支持外部晶振。外部晶振可以是低頻、中頻或高頻晶振。低頻晶振中常見(jiàn)的是32.768KHz的手表晶振。高頻晶振可以支持到12MHz，部分型號(hào)可以支持到18MHz。用編程器燒寫(xiě)程序時(shí)可以選擇使用哪種類(lèi)型的振蕩器。在這里，我們選用片內(nèi)RC振蕩器，所以在圖中是沒(méi)有晶振電路的。
發(fā)光二極管電路由1只LED和1只電阻串聯(lián)而成。當(dāng)P0.4引腳輸出低電平時(shí)，點(diǎn)亮LED。在LPC900系列單片機(jī)中所有型號(hào)都擁有P0.4口。


●LPC900系列單片機(jī)I/O口特性說(shuō)明
LPC900系列單片機(jī)仍然使用P0、P1、P2、P3這4組I/O口，它們的SFR地址仍然與標(biāo)準(zhǔn)80C51相同。目前LPC900系列單片機(jī)已有數(shù)十種不同的型號(hào)，引腳從8個(gè)到28個(gè)，將來(lái)還會(huì)有更多引腳的產(chǎn)品。每種型號(hào)配置的I/O數(shù)目有多有少，但都是P0～P3口的一部分。
從I/O口的特性上看，標(biāo)準(zhǔn)80C51的P0口在作為I/O口使用時(shí)，是開(kāi)漏結(jié)構(gòu)，在實(shí)際應(yīng)用中通常要添加上拉電阻；P1、P2、P3都是準(zhǔn)雙向I/O，內(nèi)部有上拉電阻，既可作為輸入又可以作為輸出。而LPC900系列單片機(jī)的I/O口特性有一定的不同，它們可以被配置成4種不同的工作模式：準(zhǔn)雙向I/O、推挽輸出、高阻輸入、開(kāi)漏。
準(zhǔn)雙向I/O模式與標(biāo)準(zhǔn)80C51相比，雖然在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上是不同的，但在用法上類(lèi)同，比如要作為輸入時(shí)都必須先寫(xiě)“1”置成高電平，然后才能去讀引腳的電平狀態(tài)。推挽輸出的特點(diǎn)是不論輸出高電平還是低電平都能驅(qū)動(dòng)較大的電流，比如輸出高電平時(shí)可以直接點(diǎn)亮LED(要串聯(lián)幾百歐限流電阻)，而在準(zhǔn)雙向I/O模式下很難辦到。高阻輸入模式的特點(diǎn)是只能作為輸入使用，但是可以獲得比較高的輸入阻抗，這在模擬比較器和ADC應(yīng)用中是必需的。開(kāi)漏模式與準(zhǔn)雙向模式相似，但是沒(méi)有內(nèi)部上拉電阻。開(kāi)漏模式的優(yōu)點(diǎn)是電氣兼容性好，外部上拉電阻接3V電源，就能和3V邏輯器件接口，如果上拉電阻接5V電源，又可以與5V邏輯器件接口。此外，開(kāi)漏模式還可以方便地實(shí)現(xiàn)“線(xiàn)與”邏輯功能。
I/O口配置寄存器共有8個(gè)，P0口的配置寄存器是P0M1和P0M2，P1口是P1M1和P1M2，P2口是P2M1和P2M2，P3口是P3M1和P3M2。他們決定每根I/O口線(xiàn)的工作模式。具體的配置方法，請(qǐng)參考相關(guān)的數(shù)據(jù)資料。例外情況是P1.5/RST、P1.2/SCL/T0、P1.3/SDA/INT0這3個(gè)I/O引腳。P1.5只能被配置成高阻輸入，P1.2和P1.3引腳只能被配置成高阻輸入或開(kāi)漏方式。


●程序設(shè)計(jì)
從電路圖中可以知道，當(dāng)P0.4輸出低電平時(shí)可以點(diǎn)亮LED，輸出高電平時(shí)，LED不亮。在程序中要設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，這樣就能方便地交替點(diǎn)亮和熄滅LED。在LPC900系列單片機(jī)中，定時(shí)器T0的用法與標(biāo)準(zhǔn)80C51中的T0是相兼容的。程序比較簡(jiǎn)單，下面列出A51源程序和C51源程序。


●A51源程序

;LPC900實(shí)驗(yàn)程序：控制簡(jiǎn)單的LED閃爍發(fā)光
;作者：21icbbs LPC900，2005年5月
;程序說(shuō)明：
;用P0.4控制LED閃爍發(fā)光，亮0.1秒，滅0.9秒
;采用片內(nèi)RC振蕩器，CPU時(shí)鐘CCLK=7.3728MHz
;本程序適用于所有LPC900系列單片機(jī)



;定義本程序所用到的LPC900內(nèi)部SFR寄存器
P0M1DATA84H;P0M1和P0M2是P0口的模式寄存器
P0M2DATA85H;它們共同決定P0口的4種工作模式：準(zhǔn)雙向、推挽輸出、高阻輸入、開(kāi)漏


;定義LED控制引腳
pin_LEDBITP0.4;所有的LPC900系列單片機(jī)都有P0.4引腳


;復(fù)位入口
ORG0000H
AJMP_main;跳到主程序



;函數(shù)： void Delay(unsigned char t)
;功能： t>0時(shí)，延時(shí)(0.01*t)秒
;t=0時(shí)，延時(shí)2.56秒
;參數(shù)： t=R7

_Delay:
MOVTH0, #70H;(TH0,TL0)=65536-0.01*PCLK
MOVTL0, #00H;PCLK是外圍器件時(shí)鐘，等于CPU時(shí)鐘CCLK的一半
SETBTR0
_Delay_10:
JBCTF0, _Delay_20
SJMP_Delay_10
_Delay_20:
CLRTR0
DJNZR7, _Delay
RET



;函數(shù)：void SysInit()
;功能：系統(tǒng)初始化

_SysInit:
;定時(shí)器T0設(shè)置成16位定時(shí)器模式，T1的設(shè)置不變
ANLTMOD, #0F0H
ORLTMOD, #01H
;將P0.4設(shè)置成開(kāi)漏輸出方式，其它I/O的設(shè)置不變
ORLP0M1, #00010000B
ORLP0M2, #00010000B
RET


;函數(shù)：void main()
_main:
MOVSP, #30H
ACALL_SysInit
_main_10:

CLRpin_LED;點(diǎn)亮LED

MOVR7, #10;延時(shí)100ms
ACALL_Delay

SETBpin_LED;熄滅LED

MOVR7, #90;延時(shí)900ms
ACALL_Delay

SJMP_main_10


END


●C51源程序

/*
LPC900實(shí)驗(yàn)程序：控制簡(jiǎn)單的LED閃爍發(fā)光
作者：21icbbs LPC900，2005年5月
程序說(shuō)明：
用P0.4控制LED閃爍發(fā)光，亮0.1秒，滅0.9秒
采用片內(nèi)RC振蕩器，CPU時(shí)鐘CCLK=7.3728MHz
本程序適用于所有LPC900系列單片機(jī)
*/



//包含標(biāo)準(zhǔn)80C51的頭文件
#include //LPC900系列單片機(jī)的SFR與標(biāo)準(zhǔn)80C51兼容


//定義本程序所用到的LPC900內(nèi)部SFR寄存器
sfr P0M1 = 0x84;//P0M1和P0M2是P0口的模式寄存器
sfr P0M2 = 0x85;//它們共同決定P0口的4種工作模式：準(zhǔn)雙向、推挽輸出、高阻輸入、開(kāi)漏


//定義LED控制引腳
sbit pin_LED = P0^4;



//延時(shí)函數(shù)
//t>0時(shí)，延時(shí)(t*0.01)秒
//t=0時(shí)，延時(shí)2.56秒

void Delay(unsigned char t)
{
do
{
TH0 = 0x70;//(TH0,TL0)=65536-0.01*PCLK
TL0 = 0x00;//PCLK是外圍器件時(shí)鐘，等于CPU時(shí)鐘CCLK的一半
TR0 = 1;
for (;;)
{
if ( TF0 )
{
TF0 = 0;
break;
}
}
TR0 = 0;
} while (--t);
}


//系統(tǒng)初始化
void SysInit()
{
//定時(shí)器T0設(shè)置成16位定時(shí)器模式，T1的設(shè)置不變
TMOD = 0xF0;
TMOD |= 0x01;
//將P0.4設(shè)置成開(kāi)漏輸出方式，其它I/O的設(shè)置不變
P0M1 |= 0x10;
P0M2 |= 0x10;
}


//主函數(shù)
void main()
{
SysInit();
for (;;)
{
pin_LED = 0;//點(diǎn)亮LED
Delay(10);//延時(shí)100ms
pin_LED = 1;//熄滅LED
Delay(90);//延時(shí)900ms
}
}


●用戶(hù)配置字、引導(dǎo)向量和狀態(tài)字簡(jiǎn)介
用戶(hù)配置字寄存器UCFG1位于Flash存儲(chǔ)器，此寄存器非常重要，在燒寫(xiě)程序時(shí)必須正確配置。UCFG1寄存器決定單片機(jī)在開(kāi)機(jī)運(yùn)行時(shí)采用哪種振蕩器、復(fù)位選擇、掉電檢測(cè)是否使能以及對(duì)看門(mén)狗的設(shè)置。UCFG1寄存器各位的詳細(xì)解釋請(qǐng)參考相關(guān)資料，具體配置時(shí)只需在編程器操作界面中選擇就可以了。
引導(dǎo)向量和狀態(tài)字用于支持ISP(在系統(tǒng)可編程)操作。在本實(shí)驗(yàn)中，暫不使用ISP功能。對(duì)于LPC932A1來(lái)說(shuō)，引導(dǎo)向量默認(rèn)為1FH，引導(dǎo)狀態(tài)字默認(rèn)為01H，但要正常運(yùn)行程序必須要把引導(dǎo)狀態(tài)字設(shè)置成00H。
本實(shí)驗(yàn)非常簡(jiǎn)單，以L(fǎng)PC PRO編程器為例，在配置界面中，我們選擇：WDT禁止，內(nèi)部復(fù)位，掉電檢測(cè)禁止，WDSE禁止，內(nèi)部RC振蕩器；引導(dǎo)向量不使用。在編程界面中，“ISP Memory”和“EEPROM Memory”項(xiàng)暫時(shí)不要選中。




●如何調(diào)試運(yùn)行
程序?qū)懲炅?，接下?lái)要進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，大致分為兩個(gè)步驟：編譯源程序，生成HEX文件；將HEX文件下載到單片機(jī)中運(yùn)行或者用仿真器調(diào)試。
德國(guó)Keil軟件公司(http://www.keil.com)開(kāi)發(fā)的 Keil C51 是一種專(zhuān)門(mén)為8051單片機(jī)設(shè)計(jì)的高效率C語(yǔ)言編譯器，符合ANSI C標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還集成有宏匯編器。LPC900系列單片機(jī)也屬于8051家族，Keil C51可以很好地支持對(duì)LPC900的開(kāi)發(fā)。如何使用Keil C51是個(gè)很大的課題，限于篇幅不再做介紹。如果沒(méi)有用過(guò)Keil C51，又想快速入門(mén)，可以從網(wǎng)上找一個(gè)免費(fèi)的8051匯編器。
周立功單片機(jī)公司(http://www.zlgmcu.com)開(kāi)發(fā)的 LPC PRO 編程器是一款全面支持LPC900系列單片機(jī)燒寫(xiě)程序的專(zhuān)業(yè)編程器產(chǎn)品。用這款編程器燒寫(xiě)LPC900的程序非常方便。目前我用的正是LPC PRO。

周立功單片機(jī)公司開(kāi)發(fā)的 MiniICP 下載線(xiàn)專(zhuān)門(mén)用于對(duì)LPC900系列單片機(jī)進(jìn)行在電路編程(In Circuit Programming,ICP)。用ICP方式下載程序時(shí)只需使用單片機(jī)的5個(gè)引腳：VDD、VSS、RST、P0.4(PDA)和P0.5(PCL)。實(shí)際應(yīng)用中，通常的做法是：在電路板上留出ICP接口，相關(guān)的信號(hào)線(xiàn)設(shè)計(jì)成跳線(xiàn)方式，下載程序時(shí)，跳線(xiàn)設(shè)置成ICP編程方式，下載完畢再跳回去，使用非常方便。

周立功單片機(jī)公司開(kāi)發(fā)的 TKS-936 實(shí)時(shí)在線(xiàn)仿真器是專(zhuān)業(yè)的LPC900系列單片機(jī)仿真器，支持Keil C51的硬件仿真環(huán)境，支持TKStudio集成調(diào)試環(huán)境，使用Philips公司授權(quán)的專(zhuān)用BondOut芯片，仿真更加真實(shí)。

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