【单片机】06流水灯

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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 <reg51.h>
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<<n,意思是将操作数按二进制的形式,每位向左移n位,最右边空出来的n位统一全补0。例如0xFE<<1结果是多少呢?我们先把0xFE写成二进制形式111111110B,左移一位后得到11111100B,最后的结果是0xFA。
2、“>>”(右移)
“>>”表达式的形式是:操作数<<n,意思是将操作数按二进制的形式,每位向右移n>>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 <reg51.h>
#include <intrins.h>
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 <reg51.h>
#include <intrins.h>
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
文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-718122.html

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