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單片機(jī)C語言的延時

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ID:71259 發(fā)表于 2014-12-30 15:38 | 顯示全部樓層 |閱讀模式


標(biāo)準(zhǔn)的C語言中沒有空語句。但在單片機(jī)的C語言編程中,經(jīng)常需要用幾個空指令產(chǎn)生短延時的效果。
這在匯編語言中很容易實現(xiàn),寫幾個nop就行了。

在keil C51中,直接調(diào)用庫函數(shù):
#include<intrins.h>          // 聲明了void _nop_(void);

_nop_();                               // 產(chǎn)生一條NOP指令

    作用:對于延時很短的,要求在us級的,采用“_nop_”函數(shù),這個函數(shù)相當(dāng)匯編NOP指令,延時幾微秒。
     NOP指令為單周期指令,可由晶振頻率算出延時時間,對于12M晶振,延時1uS。

對于延時比較長的,要求在大于10us,采用C51中的循環(huán)語句來實現(xiàn)。
在選擇C51中循環(huán)語句時,要注意以下幾個問題
第一、定義的C51中循環(huán)變量,盡量采用無符號字符型變量。
第二、在FOR循環(huán)語句中,盡量采用變量減減來做循環(huán)。
第三、在do…while,while語句中,循環(huán)體內(nèi)變量也采用減減方法。
這因為在C51編譯器中,對不同的循環(huán)方法,采用不同的指令來完成的。

下面舉例說明:
unsigned char I;
for(i=0;i<255;i++);

unsigned char I;
for(i=255;i>0;i--);
其中,第二個循環(huán)語句C51編譯后,就用DJNZ指令來完成,相當(dāng)于如下指令:
MOV 09H,#0FFH
LOOP:            DJNZ 09H,LOOP
指令相當(dāng)簡潔,也很好計算精確的延時時間。
同樣對do…while,while循環(huán)語句中,也是如此
例:
unsigned char n;
n=255;
do{n--}
while(n);

n=255;
while(n)
{n--};
這兩個循環(huán)語句經(jīng)過C51編譯之后,形成DJNZ來完成的方法,
故其精確時間的計算也很方便。


其三:對于要求精確延時時間更長,這時就要采用循環(huán)嵌套
的方法來實現(xiàn),因此,循環(huán)嵌套的方法常用于達(dá)到ms級的延時。
對于循環(huán)語句同樣可以采用for,do…while,while結(jié)構(gòu)來完
成,每個循環(huán)體內(nèi)的變量仍然采用無符號字符變量。
unsigned char i,j
for(i=255;i>0;i--)
for(j=255;j>0;j--);

unsigned char i,j
i=255;
do{j=255;
    do{j--}
    while(j);
    i--;
    }
while(i);

unsigned char i,j
i=255;
while(i)
{j=255;
while(j)
{j--};
i--;
}
這三種方法都是用DJNZ指令嵌套實現(xiàn)循環(huán)的,由C51編
譯器用下面的指令組合來完成的
MOV R7,#0FFH
LOOP2:        MOV R6,#0FFH
LOOP1:        DJNZ R6,LOOP1
DJNZ R7,LOOP2
這些指令的組合在匯編語言中采用DJNZ指令來做延時用,
因此它的時間精確計算也是很簡單,假上面變量i的初
值為m,變量j的初值為n,則總延時時間為:m×(n×T+T),
其中T為DJNZ指令執(zhí)行時間(DJNZ指令為雙周期指令)。
這里的+T為MOV這條指令所使用的時間。
同樣對于更長時間的延時,可以采用多重循環(huán)來完成。
只要在程序設(shè)計循環(huán)語句時注意以上幾個問題。


下面給出有關(guān)在C51中延時子程序設(shè)計時要注意的問題
1、在C51中進(jìn)行精確的延時子程序設(shè)計時,盡量不要
或少在延時子程序中定義局部變量,所有的延時子程
序中變量通過有參函數(shù)傳遞。
2、在延時子程序設(shè)計時,采用do…while,結(jié)構(gòu)做循
環(huán)體要比for結(jié)構(gòu)做循環(huán)體好。
3、在延時子程序設(shè)計時,要進(jìn)行循環(huán)體嵌套時,采用
先內(nèi)循環(huán),再減減比先減減,再內(nèi)循環(huán)要好。
unsigned char delay(unsigned char i,unsigned char j,unsigned char k)
{unsigned char b,c;
    b="j";
    c="k";
    do{
do{
    do{k--};
    while(k);
    k="c";
    j--;};
while(j);
j=b;
i--;};
    while(i);
}
這精確延時子程序就被C51編譯為有下面的指令組合完成
delay延時子程序如下:
                MOV      R6,05H
                MOV      R4,03H
C0012:        DJNZ      R3, C0012
                MOV      R3,04H
                DJNZ      R5, C0012
                MOV      R5,06H
                DJNZ      R7, C0012
                RET   
假設(shè)參數(shù)變量i的初值為m,參數(shù)變量j的初值為n,參數(shù)
變量k的初值為l,則總延時時間為:l×(n×(m×T+2T)+2T)+3T,
其中T為DJNZ和MOV指令執(zhí)行的時間。當(dāng)m=n=l時,精確延時為9T,最短;
當(dāng)m=n=l=256時,精確延時到16908803T,最長。

-----------------------------------------------------------------------------------------

采用軟件定時的計算方法

利用指令執(zhí)行周期設(shè)定,以下為一段延時程序:     
指令            周期
MOV            1
DJNZ            2
NOP            1
采用循環(huán)方式定時,有程序:
            MOV      R5,#TIME2          ;周期1
LOOP1:      MOV      R6,#TIME1          ; 1
LOOP2:      NOP                        ; 1
      NOP                        ; 1
      DJNZ    R6,LOOP2              ; 2
            DJNZ      R5,LOOP1            ; 2
定時數(shù)=(TIME1*4+2+1)*TIM2*2+4

剛剛又學(xué)了一條,用_nop_();時記得加上#include  <intrins.h>  頭文件

如:
//==================
#include  <intrins.h>  //包含庫函數(shù)
        ......
        ......
//============
      ......
      ......
    _nop_();          //引用庫函數(shù)

敬禮。
我一直都是借助仿真軟件編。一點一點試時間。

C語言最大的缺點就是實時性差,我在網(wǎng)上到看了一些關(guān)于延時的討論,其中有篇文章

   51單片機(jī) Keil C 延時程序的簡單研究,作者:InfiniteSpace Studio/isjfk

寫得不錯,他是用while(--i);產(chǎn)生DJNZ 來實現(xiàn)精確延時,后來有人說如果while里面不能放其它語句,否則也不行,用do-while就可以,具體怎樣我沒有去試.所有這些都沒有給出具體的實例程序來.還看到一些延時的例子多多少少總有點延時差.為此我用for循環(huán)寫了幾個延時的子程序貼上來,希望能對初學(xué)者有所幫助.(晶振12MHz,一個機(jī)器周期1us.)

    一. 500ms延時子程序

程序:

    void delay500ms(void)

       {

       unsigned char i,j,k;

        for(i=15;i>0;i--)

        for(j=202;j>0;j--)

        for(k=81;k>0;k--);

       }

產(chǎn)生的匯編:

    C:0x0800    7F0F     MOV      R7,#0x0F

    C:0x0802    7ECA     MOV      R6,#0xCA

    C:0x0804    7D51     MOV      R5,#0x51

    C:0x0806    DDFE     DJNZ     R5,C:0806

    C:0x0808    DEFA     DJNZ     R6,C:0804

    C:0x080A    DFF6     DJNZ     R7,C:0802

    C:0x080C    22       RET      

計算分析:

    程序共有三層循環(huán)

    一層循環(huán)n:R5*2 = 81*2 = 162us                  DJNZ  2us

    二層循環(huán)m:R6*(n+3) = 202*165 = 33330us          DJNZ  2us + R5賦值 1us = 3us

    三層循環(huán): R7*(m+3) = 15*33333 = 499995us        DJNZ  2us + R6賦值 1us = 3us

    循環(huán)外:   5us            子程序調(diào)用 2us + 子程序返回 2us + R7賦值 1us  = 5us

    延時總時間 = 三層循環(huán) + 循環(huán)外 = 499995+5 = 500000us =500ms

計算公式:延時時間=[(2*R5+3)*R6+3]*R7+5

    二. 200ms延時子程序

程序:

void delay200ms(void)

{

       unsigned char i,j,k;

        for(i=5;i>0;i--)

        for(j=132;j>0;j--)

        for(k=150;k>0;k--);

}

產(chǎn)生的匯編

C:0x0800    7F05     MOV      R7,#0x05

C:0x0802    7E84     MOV      R6,#0x84

C:0x0804    7D96     MOV      R5,#0x96

C:0x0806    DDFE     DJNZ     R5,C:0806

C:0x0808    DEFA     DJNZ     R6,C:0804

C:0x080A    DFF6     DJNZ     R7,C:0802

C:0x080C    22       RET

    三. 10ms延時子程序

程序:

void delay10ms(void)

{

       unsigned char i,j,k;

        for(i=5;i>0;i--)

        for(j=4;j>0;j--)

        for(k=248;k>0;k--);

}

產(chǎn)生的匯編

C:0x0800    7F05     MOV      R7,#0x05

C:0x0802    7E04     MOV      R6,#0x04

C:0x0804    7DF8     MOV      R5,#0xF8

C:0x0806    DDFE     DJNZ     R5,C:0806

C:0x0808    DEFA     DJNZ     R6,C:0804

C:0x080A    DFF6     DJNZ     R7,C:0802

C:0x080C    22       RET      

    四. 1s延時子程序

程序:

void delay1s(void)

{

       unsigned char h,i,j,k;

        for(h=5;h>0;h--)

        for(i=4;i>0;i--)

        for(j=116;j>0;j--)

        for(k=214;k>0;k--);

}

產(chǎn)生的匯編

C:0x0800    7F05     MOV      R7,#0x05

C:0x0802    7E04     MOV      R6,#0x04

C:0x0804    7D74     MOV      R5,#0x74

C:0x0806    7CD6     MOV      R4,#0xD6

C:0x0808    DCFE     DJNZ     R4,C:0808

C:0x080A    DDFA     DJNZ     R5,C:0806

C:0x080C    DEF6     DJNZ     R6,C:0804

C:0x080E    DFF2     DJNZ     R7,C:0802

C:0x0810    22       RET

在精確延時的計算當(dāng)中,最容易讓人忽略的是計算循環(huán)外的那部分延時,在對時間要求不高的場合,這部分對程序不會造成影響


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ID:79655 發(fā)表于 2015-5-11 20:25 | 顯示全部樓層
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