单片机C语言延时需注意的问题

Mcu_001 · 发表于 2023-1-9 17:35

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x

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。' P" e3 @, }: k/ K  ^5 l; X7 z
4 D  v6 H# x7 m4 }0 X) g0 d
4 \! a4 w- E0 Y
在keil C51中，直接调用库函数：
#include // 声明了void _nop_(void);
_nop_(); // 产生一条NOP指令; T3 W8 a& u6 B, a$ v+ M

. X. u+ m9 W0 z* p: ?1 x
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：
+ U: K0 v9 Y# \; `

第一、定义的C51中循环变量，尽量采用无符号字符型变量。0 n5 d+ `: c, ^2 i6 K7 Z& e9 l

, Y7 \9 V0 |% Y$ Q; Z4 t& Q
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。

. `' @% o. m) q6 x7 e1 m" N
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。0 [( ]" ^3 p8 _1 A2 M
' `. A/ h% V( Z1 {' l; J
' }6 p0 a+ D% Y& n
下面举例说明：
unsigned char i;
for(i=0;i<255;i++);
unsigned char i;) c1 c9 Z7 B+ w4 D5 f2 k2 H  z
for(i=255;i>0;i--);

" e; C0 l/ g# K0 `. ]
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：
MOV　09H，#0FFH
LOOP： DJNZ　09H，LOOP
+ m, z7 Y  d2 c5 }7 z' E$ x
6 p: f- V) n2 n, d5 ?
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5 ~% |/ i2 N" Z
例：
unsigned char n;8 Z6 f4 v! }$ }
n=255;. j2 ?3 K. i; w. ^6 X) `' j& [
do{n--}
while(n);
或
n=255;( O  t+ Q1 `# ]7 A
while(n)
{n--};

2 M* T2 B% r, A9 g  `2 a
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。8 w6 {, V' N/ S& N) ?3 T
0 h! I6 c0 d8 k% \3 F
0 V  g& h' |& z" B/ y2 ?
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。' }3 E/ o2 Z' u* J
& i4 z- i& s$ v, Z
+ m$ |+ g1 m! a2 E9 F$ K/ q
unsigned char i,j5 I5 i7 C" w+ B: Q3 O% p
for(i=255;i>0;i--)$ D4 |6 W; A  O* X* z' A' G
for(j=255;j>0;j--);
或, p1 A4 \$ V& _. ^" I
unsigned char i,j9 v% t& ]7 u* C, ?3 a9 w! X& k
i=255;
do{j=255;
do{j--}
while(j);
i--;# l  i' \# l' D$ n. h  Z7 c
}( ]0 k$ o- S. R+ v( M
while(i);
或
unsigned char i,j
i=255;
while(i)* |& [" Q* K% F+ f
{j=255;
while(j), u( L: Y3 O& w4 _& W" ~
{j--};, u0 N* Z: [8 F
i--;8 U  S: t& j8 O. |/ Q1 Y" l
}7 C5 T5 e0 [, q( x" N
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( b& W3 m/ L$ E6 z. r9 [
1 G. ~1 S$ S/ B0 s9 i# L+ t( ]4 _

MOV　R7，#0FFH+ D5 b4 R9 `6 c6 _! e
LOOP2： MOV　R6，#0FFH
LOOP1： DJNZ　R6，LOOP1, Q3 R# E1 M/ j  C" T' f9 ^  t5 ?& J
DJNZ　R7，LOOP2; z! N# F, `: t
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。
! F& U; M+ P$ ]1 ]) q
( ^& C" Q4 k  Y& Z" A, f9 E
, @0 `4 A9 A) J1 y0 |
只要在程序设计循环语句时注意以上几个问题。/ I8 j9 c: }$ x$ `" [9 x
( X0 ^$ P- y/ ^% L- S. C

下面给出有关在C51中延时子程序设计时要注意的问题# p) u' o! C' Z7 g* t
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。
" A: k5 l7 J$ f& O" `' m/ t
* W/ L9 b; c: [3 V2 }( ~( v
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。

$ Q) x* s, [. U& [/ D0 A
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。
: o# ]1 G$ y1 y7 ~

unsigned char delay(unsigned char i,unsigned char j,unsigned char k)8 S* e( z8 @  Q
{unsigned char b,c;
b="j";4 H! }; u1 z8 ?  e
c="k";3 D: V/ q6 t. Y! n$ z5 b. z$ }
do{+ K: o% r# y& f1 t
do{
do{k--};' {9 |# w' C! K2 m1 r4 r
while(k);7 ?) z. F! s& Y# U" X/ c
k="c";
j--;};  h) w$ y) g* ?- _$ H# K
while(j);
j=b;, O1 r4 g% P% z$ J9 Q! R
i--;};
while(i);, v- p5 r. g5 O3 A. Y/ ^) @. E
}
这精确延时子程序就被C51编译为有下面的指令组合完成: z5 m* j* [0 }6 S% L" A
- m1 _$ k6 i; e2 B

' u% _: _* J6 \  |$ F0 n! k
delay延时子程序如下：
MOV R6，05H
MOV R4，03H+ N4 W% c4 J$ V; e& h$ `  D
C0012： DJNZ R3， C0012* G$ V" R$ {8 C: j9 h
MOV R3，04H
DJNZ R5， C0012
MOV R5，06H$ N+ ]# ?! L* q& B. j: r
DJNZ R7， C0012( u6 z  c4 k. l7 h* w6 [: b# t
RET
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

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