[讨论] 含延时程序的灯光显示

含延时程序的灯光显示
　　　经过前一阶段的学习我们终于编写了一个可以控制灯光变化的程序。在实际应用中，既可以用这个程序控制发光二极管， 也可以控制继电器，还可以控制可控硅……。只是对于继电器、 可控硅等需要用较大功率推动的器件，不能用单片机直接带动，要在输出接上三极管或集成电路，以扩大推动能力。

　　　仿照前面的讲解，可以根据自己需要改变灯光显示的顺序，也可以改变显示的花样。但是，前面的程序有一个缺点，就是勘浠灰淮蜗允荆?托枰?匆淮渭?獭?/span>

　　　在实际工作中是否每运行一步都需要用按一次按键呢？如果真这样还不如直接用人工控制呢。其实，刚才的手动操作是为调试程序检查实验效果设计的，用手动操作，每次前进一步，如果运行的结果和设计的不同就可以停下来，检查原因。在计算机调试中称为“单步运行”。对应的由程序自己运行称之为“连续运行”。

　　　如果在程序输入完成后，将K1（注有S-E的标记）拨向“E”一方，不是按STEP键，而是按一次EXE键，程序就自己运行了，在主机板显示“厂”字，其原意是显示英文“r”，（run 是运行的意思）但是形状相差比较大。

　　 这时，再观察实验板的LED情况如何呢？并没有出现想象中的轮流显示，而是全部都亮了，只是亮度较刚才低了一点，这又是怎么回事呢？在手动实验中，每次变换都由人工操作，过程很慢，可以清楚的观察到灯光转换现象。由计算机直接运行，速度比人工快的多，虽然灯光是轮流显示的，由于眼睛的滞后效应观察起来灯光连成了一片。但是每个灯只有十分之一的时间在发光 （想想为什么？）所以就看起来暗了。

为了观察到轮流发光的效果，就必须在每次转换之后，让计算机停顿一段时间，可是计算机的运行是无法停止的，于是就在每次变换灯光之后加入一段程序，让计算机白白消耗一段时间再运行下一步。这段程序称做“延时程序”。延时程序在计算机程序中应用很普遍。

　　　为了简洁，只给出两组灯光的变换程序，读者可以根据原理自己扩展。
程序二，延时灯光变换
8000 1 0RG 800H
8000 7590AA 2 LOOP：MOV P1，＃0AAH；灯光1
8003 7FFF 3 MOV R7，＃OFFH；预置R7为255
8005 7EFF 4 WAIT1：MOV R6，＃OFFH；预置R6为255
8007 00 5 WAIT1： NOP ；空操作
8008 DEFD 6 DJNZ R6，WAIT2；R6减1，不为零返回DELA2处
800A DFF9 7 DJNZ R7，WAIT1；R7减1，不为零返回DELA1处
800C 759055 8 MOV P1， ＃055H；灯光2
800F 7FFF 9 MOV R7， ＃0FFH；预置R7为255
8011 7EFF 10 WAIT3： MOV R6，＃0FFH；预置R6为255
8013 00 11 WAIT4： NOP；空操作
8014 DEFD 12 DJNZ R6，WAIT4；R6减1，不为零返回DELA2处
8016 DFF9 13 DJNZ R7，WAIT3 1R7减1，不为零返回DELA1处
8018 0100 14 AJMP LOOP
15 END

　　　和程序一比较，这个程序中使用了R6、R7两个寄存器。在单片机中可以同时使用8个寄存器，分别叫R0、R1……R7。这么多寄存器做什么用呢？在一个复杂的程序中，要进行许多运算，运算的初始值和中间结果都可以用寄存器保存。如果寄存器太少运算就不方便。在我们这个程序中就使用了两个寄存器，至于使用哪一个都是一样。

　　　下面对程序二的改进部分做一说明： 第3、4行将R7、R6寄存器预先送入0FFH （等于十进制 的255）。 然后执行一条空操作（NOP）指令，这条指令除了消耗一段时间（两个微秒）以外什么也不做。 DJNZ R6， WAIT2指令的功能是：将R6减1，并判断是否到0，如果没有到0，就返回WAIT2，再执行NOP（空操作指令）……直到循环了255次，R6减到0，执行下条指令。这条指令也消耗2微秒的时间。

　　　后续DJNZ R7，WAIT3的功能类同上条，当R7减1不等于0时，返回到WAIT3，将R6又一次设定为0FFH，R6又执行一遍递减。如此这般总计循环了65025次（255x255）。在Dp-851K机器上每次循环消耗4微秒，总计约0．3秒，也就是说，每变换一次灯光就停顿0．3秒，由于时间加长，就可以清楚的观察到灯光变换了。改变R6、R7的设定值就可以改变延时时间。

　　　把程序二的机器码输入到单片机中，实验一下连续运行方式，是否如上面分析的？可是，如果再用单步方式一步步地走一遍，即便一秒钟按2下键盘，完成一个循环也需要18个小时，而计算机仅用0．3秒，这就是计算机和人的区别！

　　　程序二中，两个延时程序十分相似：第3-7行和第9-13行。如果增加灯光变换指令，还要在其后面加上延时程序，这样整个程序就显得很烦琐。能否将这些程序简化呢？完全可以，这需要采用于程序形式。

　　　将程序中多处需要使用的程序编制为一个独立的部分称之为“子程序”。子程序的第一条加一个标号，作为子程序的名称， 最后一条一定是返回指令RET。在使用于程序的地方加入一条调用指令CALL XXXX即可。这里的XXXX是子程序的名称，也就是子程序的入口地址。上例可改编如下：
程序三：用延时子程序的灯光变换
8000 1 0RG 800H
8000 7590AA 2 LOOP： MOV P1，＃0AAH；灯光1
8003 110C 3 ACALL WAIT ；调用延时子程序
8005 759055 4 MOV P1，＃055H ；灯光2
8008 110C 5 ACALL WAIT ；调用延时子程序
800A 0100 6 AJMP L00P
800C 7FFF 8 WAIT：MOV R7， ＃0FFH；预置R7为255
800E 7EFF 9 WAIT1 ： MOV R6， ＃0FFH；预置R6为25
8010 00 10 WAIT2： NOP ；空操作
8011 DEFD 11 DJNZ R6，WAIT2；R6减1，不为零返回DELA2处
8013 DFF9 12 DJNZ R7，WAIT1；R7减1，不为零返DELA1处
13 END
　　 在这个程序中，编写了一个叫“WAIT”的延时子程序。延时程序的内容和前面程序二的3-7行相同，但是主程序简洁多了，子程序独立后也很清晰。使用于程序还有一些优点：将已经调试成功的模块编成子程序，以后可以直接使用，不必重新编写。在进行大型程序调试时，将一个大程序分解为若干个子程序，可以使程序流程清晰，也便于分别调试加快进度。使用子程序需要注意几个问题：
1·每个子程序必须有一个唯一的名字，便于主程序调用时指定。
2．子程序的最后一条必须是返回指令（RET）。
3·子程序中使用的寄存器不能和主程序冲突。在上例中，子程序使用了R6、R7，在主程序中就不能在调用子程序前、后用R6、R7存储数据。比如下面的程序就会出现错误。
MOV R6，＃05H
MOV R7，＃06H
ACALL WAIT
MOV A，R6
ADD A，R7
……
WAIT：MOV R7，＃0FFH；预置R7为255
WAIT1：MOV R6，＃0FFH；预置R6为255
WAIT2：NOP；空操作
DJNZ R6，WAIT2；R6减1，不为零返回DELA2处
DJNZ R7，WAIT1；R7减1，不为零返回DELAI处
END
　　　程序的原意是在R6、R7中保存了数据，在延时之后求R6和R7的和。但是，在子程序WAIT中R6、R7已经被使用（最后实际值都为0）。后面的加法运算结果不是预计的0BH（二进制05H＋06H=0BH）而是0。如果主程序和子程序使用的寄存器产生了冲突怎么办？在后面我们将讲到，可以用堆栈的方法来解决。