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Keil C51程序設(shè)計(jì)中幾種精確延時(shí)方法

作者: 時(shí)間:2011-05-18 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

實(shí)際的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中,由于程序功能的需要,經(jīng)常編寫各種程序,時(shí)間從數(shù)微秒到數(shù)秒不等,對(duì)于許多開(kāi)發(fā)者特別是初學(xué)者編制非常程序有一定難度。本文從實(shí)際應(yīng)用出發(fā),討論幾種實(shí)用的編制延時(shí)程序和計(jì)算程序執(zhí)行時(shí)間的,并給出各種使用的詳細(xì)步驟,以便讀者能夠很好地掌握理解。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/172766.htm

關(guān)鍵詞 延時(shí) 程序執(zhí)行時(shí)間

引言

  單片機(jī)因具有體積小、功能強(qiáng)、成本低以及便于實(shí)現(xiàn)分布式控制而有非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域[1]。單片機(jī)開(kāi)發(fā)者在編制各種應(yīng)用程序時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到實(shí)現(xiàn)精確延時(shí)的問(wèn)題,比如按鍵去抖、數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鞫家诔绦蛑胁迦胍欢位驇锥窝訒r(shí),時(shí)間從幾十微秒到幾秒。有時(shí)還要求有很高的精度,如使用單總線芯片DS18B20時(shí),允許誤差范圍在十幾微秒以內(nèi)[2],否則,芯片無(wú)法工作。用51匯編語(yǔ)言寫程序時(shí),這種問(wèn)題很容易得到解決,而目前開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)軟件的主流工具為C語(yǔ)言,用寫延時(shí)程序時(shí)需要一些技巧[3]。因此,在多年單片機(jī)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,介紹幾種實(shí)用的編制精確延時(shí)程序和計(jì)算程序執(zhí)行時(shí)間的。

  實(shí)現(xiàn)延時(shí)通常有兩種方法:一種是硬件延時(shí),要用到定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,這種方法可以提高CPU的工作效率,也能做到精確延時(shí);另一種是軟件延時(shí),這種方法主要采用循環(huán)體進(jìn)行。

1 使用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)精確延時(shí)

  單片機(jī)系統(tǒng)一般常選用11.059 2 MHz、12 MHz或6 MHz晶振。第一種更容易產(chǎn)生各種標(biāo)準(zhǔn)的波特率,后兩種的一個(gè)機(jī)器周期分別為1 μs和2 μs,便于精確延時(shí)。本程序中假設(shè)使用頻率為12 MHz的晶振。最長(zhǎng)的延時(shí)時(shí)間可達(dá)216=65 536 μs。若定時(shí)器工作在方式2,則可實(shí)現(xiàn)極短時(shí)間的精確延時(shí);如使用其他定時(shí)方式,則要考慮重裝定時(shí)初值的時(shí)間(重裝定時(shí)器初值占用2個(gè)機(jī)器周期)。

  在實(shí)際應(yīng)用中,定時(shí)常采用中斷方式,如進(jìn)行適當(dāng)?shù)难h(huán)可實(shí)現(xiàn)幾秒甚至更長(zhǎng)時(shí)間的延時(shí)。使用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器延時(shí)從程序的執(zhí)行效率和穩(wěn)定性兩方面考慮都是最佳的方案。但應(yīng)該注意,C51編寫的中斷服務(wù)程序編譯后會(huì)自動(dòng)加上PUSH ACC、PUSH PSW、POP PSW和POP ACC語(yǔ)句,執(zhí)行時(shí)占用了4個(gè)機(jī)器周期;如程序中還有計(jì)數(shù)值加1語(yǔ)句,則又會(huì)占用1個(gè)機(jī)器周期。這些語(yǔ)句所消耗的時(shí)間在計(jì)算定時(shí)初值時(shí)要考慮進(jìn)去,從初值中減去以達(dá)到最小誤差的目的。

2 軟件延時(shí)與時(shí)間計(jì)算

  在很多情況下,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器經(jīng)常被用作其他用途,這時(shí)候就只能用軟件方法延時(shí)。下面介紹幾種軟件延時(shí)的方法。

2.1 短暫延時(shí)

  可以在C文件中通過(guò)使用帶_NOP_( )語(yǔ)句的函數(shù)實(shí)現(xiàn),定義一系列不同的延時(shí)函數(shù),如Delay10us( )、Delay25us( )、Delay40us( )等存放在一個(gè)自定義的C文件中,需要時(shí)在主程序中直接調(diào)用。如延時(shí)10 μs的延時(shí)函數(shù)可編寫如下:

  void Delay10us( ) {
    _NOP_( );
    _NOP_( );
    _NOP_( );
    _NOP_( );
    _NOP_( );
    _NOP_( );
  }

  Delay10us( )函數(shù)中共用了6個(gè)_NOP_( )語(yǔ)句,每個(gè)語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)間為1 μs。主函數(shù)調(diào)用Delay10us( )時(shí),先執(zhí)行一個(gè)LCALL指令(2 μs),然后執(zhí)行6個(gè)_NOP_( )語(yǔ)句(6 μs),最后執(zhí)行了一個(gè)RET指令(2 μs),所以執(zhí)行上述函數(shù)時(shí)共需要10 μs?! 】梢园堰@一函數(shù)當(dāng)作基本延時(shí)函數(shù),在其他函數(shù)中調(diào)用,即嵌套調(diào)用[4],以實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的延時(shí);但需要注意,如在Delay40us( )中直接調(diào)用4次Delay10us( )函數(shù),得到的延時(shí)時(shí)間將是42 μs,而不是40 μs。這是因?yàn)閳?zhí)行Delay40us( )時(shí),先執(zhí)行了一次LCALL指令(2 μs),然后開(kāi)始執(zhí)行第一個(gè)Delay10us( ),執(zhí)行完最后一個(gè)Delay10us( )時(shí),直接返回到主程序。依此類推,如果是兩層嵌套調(diào)用,如在Delay80us( )中兩次調(diào)用Delay40us( ),則也要先執(zhí)行一次LCALL指令(2 μs),然后執(zhí)行兩次Delay40us( )函數(shù)(84 μs),所以,實(shí)際延時(shí)時(shí)間為86 μs。簡(jiǎn)言之,只有最內(nèi)層的函數(shù)執(zhí)行RET指令。該指令直接返回到上級(jí)函數(shù)或主函數(shù)。如在Delay80μs( )中直接調(diào)用8次Delay10us( ),此時(shí)的延時(shí)時(shí)間為82 μs。通過(guò)修改基本延時(shí)函數(shù)和適當(dāng)?shù)慕M合調(diào)用,上述方法可以實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間的延時(shí)。

2.2 在C51中嵌套匯編程序段實(shí)現(xiàn)延時(shí)

  在C51中通過(guò)預(yù)處理指令#pragma asm和#pragma endasm可以嵌套匯編語(yǔ)言語(yǔ)句。用戶編寫的匯編語(yǔ)言緊跟在#pragma asm之后,在#pragma endasm之前結(jié)束。

  如:#pragma asm
    …
    匯編語(yǔ)言程序段
    …
    #pragma endasm

  延時(shí)函數(shù)可設(shè)置入口參數(shù),可將參數(shù)定義為unsigned char、int或long型。根據(jù)參數(shù)與返回值的傳遞規(guī)則,這時(shí)參數(shù)和函數(shù)返回值位于R7、R7R6、R7R6R5中。在應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

  ◆ #pragma asm、#pragma endasm不允許嵌套使用;
  ◆ 在程序的開(kāi)頭應(yīng)加上預(yù)處理指令#pragma asm,在該指令之前只能有注釋或其他預(yù)處理指令;
  ◆ 當(dāng)使用asm語(yǔ)句時(shí),編譯系統(tǒng)并不輸出目標(biāo)模塊,而只輸出匯編源文件;
  ◆ asm只能用小寫字母,如果把a(bǔ)sm寫成大寫,編譯系統(tǒng)就把它作為普通變量;
  ◆ #pragma asm、#pragma endasm和 asm只能在函數(shù)內(nèi)使用。

  將匯編語(yǔ)言與C51結(jié)合起來(lái),充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),無(wú)疑是單片機(jī)開(kāi)發(fā)人員的最佳選擇。

2.3 使用示波器確定延時(shí)時(shí)間

  熟悉硬件的開(kāi)發(fā)人員,也可以利用示波器來(lái)測(cè)定延時(shí)程序執(zhí)行時(shí)間。方法如下:編寫一個(gè)實(shí)現(xiàn)延時(shí)的函數(shù),在該函數(shù)的開(kāi)始置某個(gè)I/O口線如P1.0為高電平,在函數(shù)的最后清P1.0為低電平。在主程序中循環(huán)調(diào)用該延時(shí)函數(shù),通過(guò)示波器測(cè)量P1.0引腳上的高電平時(shí)間即可確定延時(shí)函數(shù)的執(zhí)行時(shí)間。方法如下:

  sbit T_point = P1^0;
  void Dly1ms(void) {
    unsigned int i,j;
    while (1) {
      T_point = 1;
      for(i=0;i2;i++){
        for(j=0;j124;j++){;}
      }
      T_point = 0;
      for(i=0;i1;i++){
        for(j=0;j124;j++){;}
      }
    }
  }
  void main (void) {
    Dly1ms();
  }

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