课程名称：Zigbee技术及应用 实验项目： LED灯闪烁实验 指导教师：
专业班级： 姓名： 学号： 成绩：
1. 实验目的
（1） 学习单片机IO口配置与驱动，实现指示灯LED1闪烁，频率为1Hz； （2） 通过模块化编程，养成良好编程习惯。
2. 实验设备
（1） CC2530核心板一块； （2） 传感器底板一个； （3） 仿真器一个； （4） 方口USB线一根；
3. 实验原理
3.1 硬件设计原理
本实验的原理如图1-1所示。其中，LED1和LED3都串联一个R273和R275限流电阻，然后连接到CC2530的P1口的P1_1和P1_0管脚上。当P1_1为低电平时，LED1上有电流流过，LED1被点亮，反之熄灭。
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图 1-1 LED灯原理图
限流电阻R的计算：图中R273和R275限流电阻，其计算公式如下：
R＝(U－UF)／ID
(1-1)
式中，U为电路供电电压，UF为LED正向压降，ID为LED的工作电流。对于普通LED发光二极管，其正向压降：黄色为1.4V、红色为1.6V、蓝/白色为2.5V；点亮工作电流为3-20mA。
由图1-1可知，电路供电电压为U=3.3V，LED1选择为黄色发光二极管（压降是1.4V），带入(1-1)式可得R的取值范围是95-633Ω，电阻只要在此范围内即可，一般选择了470Ω的常用电阻。
从图1-1可以看出，如果要让LED1发光，需要设置CC2530对应的I/O口将LED电平拉低。本实验我们只点亮LED1指示灯，所以只要设置LED1为低电平即可，所以只要我们知道LED1与CC2530哪个管脚相连就可以进行编程。随着这个思路我们在原理图中找到LED1与CC2530芯片的P1_1管脚连接，将P1_1管脚拉低LED1即被点亮。
3.2 程序设计原理
（1）主程序分析
本实验的程序流程如图1-2所示，其重点IO口的配置。如果以1Hz的频率点亮LED1闪烁，则需要配置P1_1为输出，然后在P1_1输出1Hz的脉冲信号。
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开始初始化I/O口打开LED1延时500ms关闭LED1延时500ms图1-2 程序逻辑流程图
（2）IO端口配置
P1口通过特殊功能寄存器P1SEL（P1口功能选择寄存器）和P1DIR（P1口方向寄存器）进行配置，其定义如下。
P1SEL（P1功能选择寄存器，P0SEL同理）：
位号码 7:0 名称 SELP1_[7:0] 复位 0x00 R/W 描述
R/W P1.7 到P0.0功能选择 0： 通用I / O 1： 外设功能 P1DIR（P1方向寄存器，P0DIR同理）：
位号码 7:0 名称 SELP1_[7:0] 复位 0x00 R/W 描述 R/W P1.7到P1.0的I/O方向 0： 输入 1： 输出 特殊功能寄存器的配置方法：通过位操作实现对特殊功能寄存器的配置。【例如，如果需要对P1SEL的第3位设置为1，则可用P1SEL |= 0x08 (二进制表示为：0000 1000 )来实现；如果需要对P1SEL的第3位设置为0，则可用P1SEL &= 0xF7来实现。】
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（3）延时子程序设计
延时函数原型如下，在16M Hz主时钟频率下，参数time 的值表示延时了多少ms。（本例使用的cc2530单片机上电默认使用内部RC振荡器产生系统主时钟，内部主时钟RC振荡器频率为16M Hz）
void Delay_ms(unsigned int time) {
unsigned int i, j; for(i=0; i 结合C语言的延时函数和从汇编指令我们可以看到寄存器R0/R1保存变量j的值，R2/R3保存参数time的值，R4/R5保存变量i的值。 根据cc2530数据手册和用户指南上对8051内核的介绍，cc2530内核为兼容标准8051的单周期内核，大多数单字节指令在一个机器周期内都能执行完成。 下面我们结合图1-3中的汇编指令详细分析一下延时时间的具体计算方法。此处我们忽略入栈代码段的时间消耗。 地址00006B-00006F：将参与比较计算的寄存器R4/R5清零，然后跳转至00008A执行。 地址00008A-00008F：R4/R5(变量i)与R2/R3(参数time)进行减法运算，如果两次都没没有产生借位，即CY=0。则说明R4/R5累加到了time指定的次数，程序执行到“JNC 0x0097”PC指针将调转到地址000097跳出延时循环，否则循序向下执行。 地址000091-000095：对R0/R1清零，将PC指针跳转到地址000079执行。 . . 地址00079-000080：清除借位寄存器值后将R0/R1与字面量500进行减法运算，然后判断借位寄存器CY的值，如果CY=0则循序执行地址000082处指令，否则PC指针跳转到地址000071处执行。 地址000071-000078：将R0/R1中保存的变量做自加1操作。 地址000082-000089：将R4/R5中保存的变量做自加1操作。 图1-3 延时函数汇编代码 由以上分析可知，地址000091-000095，000071-000080段是C语言代码for(j=0; j<500; j++)的汇编指令。每次循环，地址00091-000095段指令执行1次，地址000071-000080段指令执行500次。查询80C51汇编指令集得到一次for(j=0; j<500; j++)循环CC2530需要执行（6+13*500）个指令周期。 在上文中我们查询CC2530数据手册和用户手册得知CC2530处理大多数单字节指令只需要一个机 . . 器周期。 假设所有指令都在一个机器周期内执行完成。CC2530执行一次for(j=0; j<500; j++)循环最少需要（6+13*500）个机器周期。单片机一个机器周期等于一个时钟周期，CC2530一个时钟周期为1/16M，所以该次循环最少用时约400us。 假设双字节指令需要的机器周期与标准8051相同。CC2530执行一次for(j=0; j<500; j++)循环最多需要6*12+9*500+3*12*500个机器周期。同理该次循环最多用时约1400us。 由于TI没有开源CC2530对汇编的取址和译码操作。所以这里我们不能明确CC2530指令每一个汇编指令的用时。只能粗略估算。上述代码中循环的500次是一个经验值，也可以借助示波器将1ms的延时次数计算出来。 4. 实验步骤 步骤一：编写LED灯闪烁程序，编译无误。 步骤二：将CC2530模块（CC2530核心板与传感器底板，以后简称CC2530模块）与仿真器连接，仿真器用USB连接线与电脑进行连接。 步骤三：点击IAR软件中的 Download and Debug 按钮进行编译下载。 步骤四：然后单击调试工具栏中的GO 按钮。 步骤五：此时LED1指示灯闪烁，则成功；否则返回步骤一，直至调试成功。 5. 实验部分参考代码 main函数文件： /****************************************************************** * @fn main * @brief The main function. * @param None * @return None . . **********************************/ void main(void) { /* LED1初始化 */ Led1_Init(); while(1) { /* 开LED1 */ LED1_ON(); /* 延时约500ms */ Delay_ms (500); /* 关LED1 */ LED1_OFF(); /* 延时约500ms */ Delay_ms (500); } } led头文件： #ifndef __LED_H #define __LED_H #include . . #include /****************************************************************** * @fn Led1_Init * @brief LED1 initialization. * @param None * @return None *********************************/ void Led1_Init(void) { /* 配置寄存器将P1_1配置成普通I/O口 */ P1SEL &= ~0x02; /* 配置寄存器将 P1_1配置成输出模式 */ P1DIR |= 0x02; LED1 = 1; } /****************************************************************** * @fn Delay_ms * @brief This is a delay function. * @param (in)time - Delay time * @return None *********************************/ void Delay_ms(unsigned int time) { unsigned int i, j; for(i=0; i LED1指示灯闪烁一次，频率是1Hz。 7. 附录： 时钟周期知识扩展 8051 CPU 简介 增强型 8051 内核使用标准的 8051 指令集。因为以下原因指令执行比标准的 8051 更快： 每个指令周期是一个时钟，而标准的 8051 每个指令周期是 12 个时钟。 . . 消除了总线状态的浪费。 因为一个指令周期与可能的内存存取是一致的，大多数单字节指令在一个时钟周期内执行。除了速度提高之外，增强型 8051 内核还包括结构上的改善： 第二个数据指针 一个扩展的 18 源中断单元 8051 内核的对象代码兼容业界标准的 8051 微控制器。 即对象代码使用 8051 内核上执行的业界标准的 8051编译器或汇编器编译，在功能上是等同的。但是，因为 8051 内核使用了不同于许多其他 8051 类型的一个指令时序，带有时序循环的已有代码可能需要修改。而且，因为诸如定时器和串行端口的外设单元不同于其他 8051内核，包含使用外设单元 SFR 的指令的代码不能正确运行。 闪存预取默认不是使能的，但是提高了 CPU 高达 33%的性能。这一设置的代价是功率消耗略有增加，但是因为这样更快，大多数情况下提高了能源消耗。闪存预取可以在 FCTL 寄存器中使能。 . . . 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容