1、KeilC51中幾種精確延時(shí)程序設(shè)計(jì)方法更新于2009-02-0301:37:21文章出處:與非網(wǎng)KeilC51定時(shí)器精確延時(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?xún)?nèi)2,否則,芯片無(wú)法工作。用51匯編語(yǔ)言寫(xiě)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C51寫(xiě)延時(shí)程序時(shí)需要一些技巧

2、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)間的方法。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。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11.0592MHz、12MHz或6MHz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1ps和2ps，便于精確延時(shí)。本程序中假設(shè)使用頻率為12MHz的晶振。最長(zhǎng)的延時(shí)時(shí)間可達(dá)216=65536ps。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

3、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?xún)煞矫婵紤]都是最佳的方案。但應(yīng)該注意，C51編寫(xiě)的中斷服務(wù)程序編譯后會(huì)自動(dòng)加上PUSHACC、PUSHPSW、POPPSW和POPACC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。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)

4、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)10ps的延時(shí)函數(shù)可編寫(xiě)如下：voidDelay10us()_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1ps。主函數(shù)調(diào)用Delay10us()時(shí)，先執(zhí)行一個(gè)LCALL指令(2ps)，然后執(zhí)行6個(gè)_NOP_()語(yǔ)句(6ps)，最后執(zhí)行了

5、一個(gè)RET指令(2ps)，所以執(zhí)行上述函數(shù)時(shí)共需要10ps?？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42ps，而不是40ps。這是因?yàn)閳?zhí)行Delay40us()時(shí)，先執(zhí)行了一次LCALL指令(2ps)，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(lèi)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(2ps)，然后執(zhí)行兩次Delay

6、40us()函數(shù)(84ps)，所以，實(shí)際延時(shí)時(shí)間為86ps。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Delay80ps()中直接調(diào)用8次Delay10us()，此時(shí)的延時(shí)時(shí)間為82ps。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#pragmaasm和#pragmaendasm可以嵌套匯編語(yǔ)言語(yǔ)句。用戶編寫(xiě)的匯編語(yǔ)言緊跟在#pragmaasm之后，在#pragmaendasm之前結(jié)束。如:#pragmaasm匯編語(yǔ)言程序段#pragmaendasm延時(shí)函數(shù)可設(shè)置入口參數(shù)

7、，可將參數(shù)定義為unsignedchar、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)：#pragmaasm、#pragmaendasm不允許嵌套使用；在程序的開(kāi)頭應(yīng)加上預(yù)處理指令#pragmaasm,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(xiě)字母，如果把a(bǔ)sm寫(xiě)成大寫(xiě)，編譯系統(tǒng)就把它作為普通變量；#pragmaasm、#pragmaendasm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)

8、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(xiě)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：sbitT_point=P1A0;voidDly1ms(void)unsignedinti,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;jwhiLe(

9、-DlyT071IX84-72X44】x24?2卜I.HyTX(FHyT1注意：計(jì)算時(shí)間時(shí)還應(yīng)加上函數(shù)調(diào)用和函數(shù)返回各2個(gè)機(jī)器周期時(shí)間。2.5使用性能分析器計(jì)算延時(shí)時(shí)間很多C程序員可能對(duì)匯編語(yǔ)言不太熟悉，特別是每個(gè)指令執(zhí)行的時(shí)間是很難記憶的，因此，再給出一種使用KeilC51的性能分析器計(jì)算延時(shí)時(shí)間的方法。這里還以前面介紹的for(i=0;iv124;i+)結(jié)構(gòu)為例。使用這種方法時(shí)，必須先設(shè)置系統(tǒng)所用的晶振頻率，選擇Optionsfortarget中的target選項(xiàng)，在Xtal(MHz)中填入所用晶振的頻率。將程序編譯后，分別在_point=1和T_point=0處設(shè)置兩個(gè)運(yùn)行斷點(diǎn)。選擇st

10、art/stopdebugsession按鈕進(jìn)入程序調(diào)試窗口，分別打開(kāi)PerformaneeAnalyzerwindow和Disassemblywindow。運(yùn)行程序前，要首先將程序復(fù)位，計(jì)時(shí)器清零；然后按F5鍵運(yùn)行程序，從程序效率評(píng)估窗口的下部分可以看到程序到了第一個(gè)斷點(diǎn)，也就是所要算的程序段的開(kāi)始處，用了389ps；再按F5鍵，程序到了第2個(gè)斷點(diǎn)處也就是所要算的程序段的結(jié)束處，此時(shí)時(shí)間為1386ps。最后用結(jié)束處的時(shí)間減去開(kāi)始處時(shí)間，就得到循環(huán)程序段所占用的時(shí)間為997ps。當(dāng)然也可以不用打開(kāi)PerformaneeAnalyzerwindow,這時(shí)觀察左邊工具欄秒(SEC)項(xiàng)。全速運(yùn)行時(shí)，

11、時(shí)間不變，只有當(dāng)程序運(yùn)行到斷點(diǎn)處，才顯示運(yùn)行所用的時(shí)間。3總結(jié)本文介紹了多種實(shí)現(xiàn)并計(jì)算延時(shí)程序執(zhí)行時(shí)間的方法。使用定時(shí)器進(jìn)行延時(shí)是最佳的選擇，可以提高M(jìn)CU工作效率，在無(wú)法使用定時(shí)器而又需要實(shí)現(xiàn)比較精確的延時(shí)時(shí)，后面介紹的幾種方法可以實(shí)現(xiàn)不等時(shí)間的延時(shí)：使用自定義頭文件的優(yōu)點(diǎn)是，可實(shí)現(xiàn)任意時(shí)間長(zhǎng)短的延時(shí)，并減少主程序的代碼長(zhǎng)度，便于對(duì)程序的閱讀理解和維護(hù)。編寫(xiě)延時(shí)程序是一項(xiàng)很麻煩的任務(wù)，可能需要多次修改才能滿足要求。掌握延時(shí)程序的編寫(xiě)，能夠使程序準(zhǔn)確得以執(zhí)行，這對(duì)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)有著重要的意義。本文所討論的幾種方法，都是來(lái)源于實(shí)際項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，有著很好的實(shí)用性和適應(yīng)性。用keil計(jì)算延時(shí)的方法有一些

12、朋友在問(wèn)C語(yǔ)言中的運(yùn)算時(shí)間要如何計(jì)算，現(xiàn)在我舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子說(shuō)明一下。自C:Docujtientsand.Settmgsawe1Uo亡幀erits、新includevciidmain(void)unsignedintb;b=l;for(b=0;b50000;b+十)；|b=0；|圖1如果我們要算for(b=0;bv50000;b+);晶振為12M,先要設(shè)置一下項(xiàng)目的所用的晶振頻率。圖2:打開(kāi)項(xiàng)目設(shè)置窗口Sonfc已-jriiuji11-:和Textl.cvoidma1n(void)OtiOusforTtJTargst1DeviceT：=lT滬七OutputListing|C51回BL51Loc

13、圖3設(shè)置好后按圖1在要算時(shí)間的程序段前后設(shè)兩個(gè)斷點(diǎn),然后運(yùn)行程序，開(kāi)始仿真,按圖4中1和2分別打開(kāi)匯編代碼和程序效率評(píng)估窗口。圖4圖5中可以看到程序到了第一個(gè)斷點(diǎn)也就是所要算的程序段的開(kāi)始處,就用了389us。C:0039I020039匚JNPvoidmain(void)|C：OkOOOO:7:00003000040000600008OOOOAoooacOOOODOOOOEOOOOFOsiOOLl0001300014unsignedintb;b=1;for(b=0;h50000;b+);E4CLRAF583MOVDPH(083),A:totalmiitmax匚0.000389100.0COzO

14、OlSar*ji丄Cozooie1123ACALLCOzOOlB4003JCCOzOOlAA3INCCOzOOlB80EBSJ14P8:b=0;C：:Oz001DE4CLRC:Oz001EF583movyngnn?nF匚;口ii-fmr/SLCMP(C:O00IDfDFTRrC:0008ADPH(0z83),Ari口tr門(mén)寸口、f、圖5到了第二個(gè)斷點(diǎn)也就是所要算的程序段的結(jié)束處就用1.850425秒cCC:OzOOOFC:OzOOUC:00013Ic:00014OzOOlSOzOOlG0z0018|cIcIcIc：0k001A|c：0k001B8:JC:OkOO1DC:0k001Er仃苗!?“11234003A380EBb=0;E4F533CLRMOVJ7SLCMP(C:C:001DPTRC:0008ADPH(0 xB3)nPTffi育FiT1上ACALLJCINCSJHP:OkOOOO020039LJHPC:00393:voidmam(vo1d)4;5;unsignedintb;6:b=l;7:for(h=0;b50000;b十十；00003E4CLRA0z0004F583MOVDPH(0 x83)0z00060 x0008OkOOOAOkOOOCOkOOODOzOOOE圖6用結(jié)束處的時(shí)間減去開(kāi)始時(shí)間就得到要算程序段