Keil C51程序設(shè)計(jì)中精確延時(shí)的總結(jié)
一、實(shí)現(xiàn)延時(shí)的兩種方法
1、硬件延時(shí)
優(yōu)點(diǎn)：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)；
缺點(diǎn)：往往在精度要求不是很高時(shí)，會使定時(shí)器/計(jì)數(shù)器大材小用，而且很極端時(shí)，定時(shí)器根本不夠的。
2、軟件延時(shí)
優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省硬件資源的同時(shí)，只要正確使用可接近要求的精度，這種方法主要采用循環(huán)體進(jìn)行；
缺點(diǎn)：精度不高，對編程者經(jīng)驗(yàn)要求甚高。
二、硬件延時(shí)
1、常用晶振：11.059 2 MHz（容易產(chǎn)生各種標(biāo)準(zhǔn)的波特率）、12 MHz或6 MHz（機(jī)器周期
分別為1 μs和2 μs，便于精確延時(shí)）。
2、本程序中假設(shè)使用頻率為12 MHz的晶振。最長的延時(shí)時(shí)間可達(dá)2的16次方=65 536。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）。
3、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)程序編譯后會自動(dòng)加上PUSH ACC、PUSH PSW、POP PSW和POP ACC語句，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語句，則又會占用1個(gè)機(jī)器周期。這些語句所消耗的時(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。
三、軟件延時(shí)（通過調(diào)用延時(shí)函數(shù)）
1、調(diào)用延時(shí)函數(shù)三要素：
入口周期Te、返回周期Tr、內(nèi)部代碼執(zhí)行周期Ti
則：該函數(shù)總執(zhí)行周期Tf=Te+Tr+Ti；其中：Ti=循環(huán)次數(shù)*循環(huán)周期N
2、短暫延時(shí)
如Delay10us( )：總執(zhí)行高峰期為10us=2us+6us+2us.
void Delay10us()
{
_nop_;
_nop_;
_nop_;
_nop_;
_nop_;
_nop_;
}
說明：不宜嵌套調(diào)用，嵌套次數(shù)越多誤差越大。
3、在C51中嵌套匯編程序段實(shí)現(xiàn)延時(shí)
在C51中通過預(yù)處理指令#pragma asm和#pragma endasm可以嵌套匯編語言語句。用戶編寫的匯編語言緊跟在#pragma asm之后，在#pragma endasm之前結(jié)束。
如：#pragma asm
…
匯編語言程序段
…
#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。
說明：將匯編語言與C51結(jié)合起來，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，無疑是單片機(jī)開發(fā)人員的最佳選擇。
4、使用示波器確定延時(shí)時(shí)間
熟悉硬件的開發(fā)人員，也可以利用示波器來測定延時(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)，通過示波器測量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：
把P1.0接入示波器，運(yùn)行上面的程序，可以看到P1.0輸出的波形為周期是3 ms的方波。其中，高電平為2 ms，低電平為1 ms，即for循環(huán)結(jié)構(gòu)“for(j=0;j<124;j++) {;}”的執(zhí)行時(shí)間為1 ms。通過改變循環(huán)次數(shù)，可得到不同時(shí)間的延時(shí)。當(dāng)然，也可以不用for循環(huán)而用別的語句實(shí)現(xiàn)延時(shí)。
說明：這里討論的只是確定延時(shí)的方法。
5、使用反匯編工具計(jì)算延時(shí)時(shí)間
對于不熟悉示波器的開發(fā)人員可用Keil C51中的反匯編工具計(jì)算延時(shí)時(shí)間，在反匯編窗
口中可用源程序和匯編程序的混合代碼或匯編代碼顯示目標(biāo)應(yīng)用程序。但要求對于匯編的指令周期要熟悉。
說明：此種方法如果你熟悉匯編指令周期是比較簡單的，這里不作詳細(xì)討論。
6、使用性能分析器計(jì)算延時(shí)時(shí)間（即：Keil C51的debug技巧）
A51的程序執(zhí)行時(shí)間可能通過指令周期計(jì)算出來，而C51的卻無從下手，很多程序員為了得到精確的執(zhí)行時(shí)間而研讀反匯編代碼，何等的悲哀。巧妙的使用Keil中的debug功能，問題就迎刃而解了。
下面舉例說明：
該程序?yàn)橐粋€(gè)延時(shí)程序，在12M的晶振下，調(diào)用一次的時(shí)間為16uS ,執(zhí)行一次循環(huán)的時(shí)間為9uS（延時(shí)范圍(25us~589.831ms)）。這樣來，假設(shè)有語句Delay(N)；那么該語句的精確延時(shí)的計(jì)算公式就是（9*N+16）uS了.這個(gè)公式可以理解吧！
如何得到程序的調(diào)用時(shí)間和執(zhí)行一次循環(huán)的時(shí)間了。接著看下面：
在主程序MAIN（）函數(shù)下添加上面兩條語句，當(dāng)前的SEC欄為執(zhí)行到DELAY（1）；語句所花的時(shí)間。T（0-）
上面的SEC欄為執(zhí)行完DELAY（1）所花的時(shí)間，這樣就可以得到DEALY(1)這條語句的執(zhí)行時(shí)間為595-570=25uS.
上面的SEC欄為執(zhí)行完DELAY（2）所花的時(shí)間，這樣就可以得到DEALY(2)這條語句的執(zhí)行時(shí)間為629-595=34uS.
結(jié)果不就出來了嘛，T[DELAY（2）]-T[DELAY（1）]不就是執(zhí)行一次循環(huán)的時(shí)間嘛，
而T[DELAY（1）]減去執(zhí)行一次循環(huán)的時(shí)間就是調(diào)用一次要花的時(shí)間了。精確到1個(gè)機(jī)器周期。（這里可以通過列簡單的一元二次方程組求出來的,因此不作詳細(xì)討論）
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