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。

3. 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。