4.蜂鸣器实验

#include "reg52.h"

typedef unsigned int u16; //对系统默认数据类型进行重定义

typedef unsigned char u8;

sbit BEEP=P2^5; //将P2.5管脚定义为BEEP

void delay_10us(u16 ten_us)

{

while(ten_us--);

}

void main()

{

u16 i=2000;

while(1)

{

while(i--)//循环2000次

{

BEEP=!BEEP;//产生一定频率的脉冲信号

delay_10us(100);

}

i=0;//清零

BEEP=0;//关闭蜂鸣器

}

}

1. 包含头文件

#include "reg52.h"

这一行代码包含了一个名为reg52.h的头文件,这个头文件通常包含了8051单片机的一些特殊功能寄存器的定义。这些定义对于编写针对8051单片机的程序是必要的。

2. 类型重定义

typedef unsigned int u16; // 对系统默认数据类型进行重定义 typedef unsigned char u8;

这里使用了typedef关键字来创建新的数据类型别名。u16是无符号整型(unsigned int)的别名,u8是无符号字符型(unsigned char)的别名。这样做可以使代码更加清晰,并且在修改数据类型大小时只需更改别名定义,而不需要修改整个程序。

3. 定义蜂鸣器管脚

sbit BEEP=P2^5; // 将P2.5管脚定义为BEEP

sbit是8051单片机中用于定义单个位的关键字。这里将P2端口的第5位定义为BEEP,用来控制蜂鸣器。

4. 延时函数

void delay_10us(u16 ten_us){ while(ten_us--); // 循环直到ten_us为0 }

这个delay_10us函数用于创建一个短暂的延时。函数接受一个参数ten_us,这个参数的值在进入函数后开始递减,直到为0。由于8051单片机的每个机器周期的时间是固定的,这个简单的循环可以创建一个大约10微秒的延时。不过,实际的延时时间会受到单片机的时钟频率和编译器的代码优化影响。

5. 主函数

void main(){ u16 i=2000; // 定义一个变量i,并初始化为2000

while(1) // 无限循环

{ while(i--) // 循环2000次

{ BEEP=!BEEP; // 切换BEEP的状态,产生脉冲信号

delay_10us(100); // 延时大约100微秒 }

i=0; // 重置i的值为0 BEEP=0; // 关闭蜂鸣器

}

}

main函数是程序的入口点。在这个函数中,首先定义了一个u16类型的变量i并初始化为2000。然后进入一个无限循环,在循环中,通过一个内部的while(i--)循环来控制蜂鸣器发声。每次循环,都会通过BEEP=!BEEP切换BEEP管脚的状态,从而产生一定频率的脉冲信号来驱动蜂鸣器发声。delay_10us(100)函数被调用来在每次状态切换后产生延时。 当内部循环的i减到0时,外部循环的i=0语句会将i重置为0,并通过BEEP=0关闭蜂鸣器,停止发声。然后程序会重新开始新一轮的循环。

详细解释

让我们详细解释一下这个操作:

  • `!` 是逻辑非(NOT)运算符。在C语言中,它用来取反一个布尔表达式的值。如果变量的值为1(真),那么`!`运算符会将其变为0(假);如果变量的值为0(假),那么`!`运算符会将其变为1(真)。

  • `BEEP` 是一个位变量,它直接对应于8051单片机P2端口的第5位。在8051单片机中,一个端口(如P2)是一个8位的寄存器,每一位可以独立地被设置为高电平(1)或低电平(0)。

因此,当你执行 `BEEP=!BEEP;` 这行代码时,实际上是在做以下操作:

  1. 检查`BEEP`位当前的状态(是0还是1)。

  2. 将这个状态取反:

如果`BEEP`是0,那么`!BEEP`就是1;

如果`BEEP`是1,那么`!BEEP`就是0。

  1. 将这个取反后的状态赋值回给`BEEP`位。

在蜂鸣器实验中,这个操作用于生成一个方波信号,因为蜂鸣器是一个无源蜂鸣器,它需要一个方波信号来驱动。通过快速地在高电平和低电平之间切换`BEEP`的状态,就可以产生一个音频信号,这个信号的频率取决于状态切换的速度。

在代码中,`BEEP=!BEEP;`后面跟着一个延时函数调用`delay_10us(100);`,这个延时决定了状态切换的频率。在这个例子中,如果`delay_10us(100)`产生的延时是100微秒,那么每100微秒`BEEP`的状态就会翻转一次,从而产生一个频率约为10kHz的方波信号,这个频率的声波在人耳的听觉范围内,因此我们会听到蜂鸣器发出声音。

在这段代码中,外部循环的`i=0`语句用于重置变量`i`的值,这是为了控制蜂鸣器发声后停止发声的逻辑。这个重置操作是必要的,因为它标志着一个发声周期的结束,并为下一个发声周期做准备。下面是详细解释:

  1. **控制发声周期**:内部`while(i--)`循环用于控制蜂鸣器发声的持续时间。每次循环,`i`的值都会减少1,直到`i`的值减到0。当`i`为0时,内部循环结束,此时蜂鸣器已经发声了一段时间(由`i`的初始值决定)。

  2. **停止发声**:一旦内部循环结束,`i`的值已经为0。此时执行`BEEP=0;`语句,将蜂鸣器的控制位设置为低电平,从而关闭蜂鸣器,停止发声。

  3. **准备下一个周期**:为了开始下一个发声周期,需要重新设置`i`的值,使其回到初始状态(在这个程序中是2000)。这样,当外部循环继续时,`i`将再次从2000开始递减,从而再次启动内部循环和蜂鸣器的发声。

  4. **循环逻辑**:`i=0;`语句确保了每次外部循环结束时,`i`都会被重置。这个重置操作是外部循环控制逻辑的一部分,它允许程序无限循环地重复发声和停止发声的周期。

简而言之,`i=0;`语句是控制蜂鸣器发声和停止发声的关键。通过重置`i`的值,程序能够周期性地控制蜂鸣器,使其按照预定的时间间隔发声和停止。这是嵌入式系统中常见的一种定时控制方法,通过循环和计数来实现对硬件设备(如蜂鸣器)的控制。

总结

这个程序通过控制P2.5管脚的高低电平变化来驱动蜂鸣器发出声音。通过内部循环控制发声的频率,外部循环控制发声的持续时间。每次外部循环结束时,蜂鸣器会停止发声,直到下一次外部循环开始。这个程序是学习8051单片机基础控制的一个很好例子。

`BEEP=!BEEP;` 这行代码是8051单片机C语言编程中的一个常见用法,用于翻转(或称为取反)某个位的状态。在这个特定的程序中,`BEEP`是一个已经被定义为P2端口第5位的位变量(`sbit BEEP=P2^5;`)。这行代码的作用是生成一个用于驱动蜂鸣器的脉冲信号。

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