单片机C语言的延时计算

标准的C语言中没有空语句。但在单片机的C语言编程中，经常需要用几个空指令产生短延时的效果。这在汇编语言中很容易实现，写几个nop就行了。在keilC51中，直接调用库函数：#includeintrins.h//声明了void_nop_(void);_nop_();//产生一条NOP指令作用：对于延时很短的，要求在us级的，采用“_nop_”函数，这个函数相当汇编NOP指令，延时几微秒。NOP指令为单周期指令，可由晶振频率算出延时时间，对于12M晶振，延时1uS。对于延时比较长的，要求在大于10us，采用C51中的循环语句来实现。在选择C51中循环语句时，要注意以下几个问题第一、定义的C51中循环变量，尽量采用无符号字符型变量。第二、在FOR循环语句中，尽量采用变量减减来做循环。第三、在do…while，while语句中，循环体内变量也采用减减方法。这因为在C51编译器中，对不同的循环方法，采用不同的指令来完成的。下面举例说明：unsignedcharI;for(i=0;i255;i++);unsignedcharI;for(i=255;i0;i--);其中，第二个循环语句C51编译后，就用DJNZ指令来完成，相当于如下指令：MOV09H，＃0FFHLOOP：DJNZ09H，LOOP指令相当简洁，也很好计算精确的延时时间。同样对do…while，while循环语句中，也是如此例：unsignedcharn;n=255;do{n--}while(n);或n=255;while(n){n--};这两个循环语句经过C51编译之后，形成DJNZ来完成的方法，故其精确时间的计算也很方便。其三：对于要求精确延时时间更长，这时就要采用循环嵌套的方法来实现，因此，循环嵌套的方法常用于达到ms级的延时。对于循环语句同样可以采用for，do…while，while结构来完成，每个循环体内的变量仍然采用无符号字符变量。unsignedchari,jfor(i=255;i0;i--)for(j=255;j0;j--);或unsignedchari,ji=255;do{j=255;do{j--}while(j);i--;}while(i);或unsignedchari,ji=255;while(i){j=255;while(j){j--};i--;}这三种方法都是用DJNZ指令嵌套实现循环的，由C51编译器用下面的指令组合来完成的MOVR7，＃0FFHLOOP2：MOVR6，＃0FFHLOOP1：DJNZR6，LOOP1DJNZR7，LOOP2这些指令的组合在汇编语言中采用DJNZ指令来做延时用，因此它的时间精确计算也是很简单，假上面变量i的初值为m，变量j的初值为n，则总延时时间为：m×（n×T＋T），其中T为DJNZ指令执行时间（DJNZ指令为双周期指令）。这里的+T为MOV这条指令所使用的时间。同样对于更长时间的延时，可以采用多重循环来完成。只要在程序设计循环语句时注意以上几个问题。下面给出有关在C51中延时子程序设计时要注意的问题1、在C51中进行精确的延时子程序设计时，尽量不要或少在延时子程序中定义局部变量，所有的延时子程序中变量通过有参函数传递。2、在延时子程序设计时，采用do…while，结构做循环体要比for结构做循环体好。3、在延时子程序设计时，要进行循环体嵌套时，采用先内循环，再减减比先减减，再内循环要好。unsignedchardelay(unsignedchari,unsignedcharj,unsignedchark){unsignedcharb,c;b=j;c=k;do{do{do{k--};while(k);k=c;j--;};while(j);j=b;i--;};while(i);}这精确延时子程序就被C51编译为有下面的指令组合完成delay延时子程序如下：MOVR6，05HMOVR4，03HC0012：DJNZR3，C0012MOVR3，04HDJNZR5，C0012MOVR5，06HDJNZR7，C0012RET假设参数变量i的初值为m，参数变量j的初值为n，参数变量k的初值为l，则总延时时间为：l×（n×（m×T＋2T）＋2T）＋3T，其中T为DJNZ和MOV指令执行的时间。当m=n=l时，精确延时为9T，最短；当m=n=l=256时，精确延时到16908803T，最长。-----------------------------------------------------------------------------------------采用软件定时的计算方法利用指令执行周期设定，以下为一段延时程序：指令周期MOV1DJNZ2NOP1采用循环方式定时，有程序：MOVR5,#TIME2;周期1LOOP1:MOVR6,#TIME1;1LOOP2:NOP;1NOP;1DJNZR6,LOOP2;2DJNZR5,LOOP1;2定时数=(TIME1*4+2+1)*TIM2*2+4刚刚又学了一条，用_nop_();时记得加上#includeintrins.h头文件如：//==================#includeintrins.h//包含库函数............//============............_nop_();//引用库函数敬礼。我一直都是借助仿真软件编。一点一点试时间。C语言最大的缺点就是实时性差,我在网上到看了一些关于延时的讨论,其中有篇文章51单片机KeilC延时程序的简单研究,作者：InfiniteSpaceStudio/isjfk写得不错,他是用while(--i);产生DJNZ来实现精确延时,后来有人说如果while里面不能放其它语句,否则也不行,用do-while就可以,具体怎样我没有去试.所有这些都没有给出具体的实例程序来.还看到一些延时的例子多多少少总有点延时差.为此我用for循环写了几个延时的子程序贴上来,希望能对初学者有所帮助.(晶振12MHz,一个机器周期1us.)一.500ms延时子程序程序:voiddelay500ms(void){unsignedchari,j,k;for(i=15;i0;i--)for(j=202;j0;j--)for(k=81;k0;k--);}产生的汇编:C:0x08007F0FMOVR7,#0x0FC:0x08027ECAMOVR6,#0xCAC:0x08047D51MOVR5,#0x51C:0x0806DDFEDJNZR5,C:0806C:0x0808DEFADJNZR6,C:0804C:0x080ADFF6DJNZR7,C:0802C:0x080C22RET计算分析:程序共有三层循环一层循环n:R5*2=81*2=162usDJNZ2us二层循环m:R6*(n+3)=202*165=33330usDJNZ2us+R5赋值1us=3us三层循环:R7*(m+3)=15*33333=499995usDJNZ2us+R6赋值1us=3us循环外:5us子程序调用2us+子程序返回2us+R7赋值1us=5us延时总时间=三层循环+循环外=499995+5=500000us=500ms计算公式:延时时间=[(2*R5+3)*R6+3]*R7+5二.200ms延时子程序程序:voiddelay200ms(void){unsignedchari,j,k;for(i=5;i0;i--)for(j=132;j0;j--)for(k=150;k0;k--);}产生的汇编C:0x08007F05MOVR7,#0x05C:0x08027E84MOVR6,#0x84C:0x08047D96MOVR5,#0x96C:0x0806DDFEDJNZR5,C:0806C:0x0808DEFADJNZR6,C:0804C:0x080ADFF6DJNZR7,C:0802C:0x080C22RET三.10ms延时子程序程序:voiddelay10ms(void){unsignedchari,j,k;for(i=5;i0;i--)for(j=4;j0;j--)for(k=248;k0;k--);}产生的汇编C:0x08007F05MOVR7,#0x05C:0x08027E04MOVR6,#0x04C:0x08047DF8MOVR5,#0xF8C:0x0806DDFEDJNZR5,C:0806C:0x0808DEFADJNZR6,C:0804C:0x080ADFF6DJNZR7,C:0802C:0x080C22RET四.1s延时子程序程序:voiddelay1s(void){unsignedcharh,i,j,k;for(h=5;h0;h--)for(i=4;i0;i--)for(j=116;j0;j--)for(k=214;k0;k--);}产生的汇编C:0x08007F05MOVR7,#0x05C:0x08027E04MOVR6,#0x04C:0x08047D74MOVR5,#0x74C:0x08067CD6MOVR4,#0xD6C:0x0808DCFEDJNZR4,C:0808C:0x080ADDFADJNZR5,C:0806C:0x080CDEF6DJNZR6,C:0804C:0x080EDFF2DJNZR7,C:0802C:0x081022RET在精确延时的计算当中,最容易让人忽略的是计算循环外的那部分延时,在对时间要求不高的场合,这部分对程序不会造成影响.