單片機(jī)延時(shí)方法(Keil 軟件延時(shí))

C 語言常用的延時(shí)方法，有如圖4-2所示4種。

圖2-4 C 語言延時(shí)方法

圖2-4是 C 語言編程常用的4種延時(shí)方法，其中兩種非精確延時(shí)，兩種精確一些的延時(shí)。for 語句和 while 語句都可以通過改變 i 的范圍值來改變延時(shí)時(shí)間，但是 C 語言循環(huán)的執(zhí)行時(shí)間都是不能通過程序看出來的。精確延時(shí)有兩個(gè)方法，一個(gè)方法是用定時(shí)器來延時(shí)，這個(gè)方法我們后邊課程要詳細(xì)介紹，定時(shí)器是單片機(jī)的一個(gè)重點(diǎn)。另外一個(gè)就是用庫函數(shù)nop();，一個(gè) NOP 的時(shí)間是一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間，這個(gè)后邊也要介紹。

非精確延時(shí)，只是在我們做一些比如小燈閃爍，流水燈等簡單演示實(shí)驗(yàn)中使用，而實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)過程中其實(shí)這種非精確延時(shí)用的很少。

好了，介紹完了，我們就要實(shí)戰(zhàn)了。上節(jié)課的 LED 小燈閃爍的程序，我們用的延時(shí)方式是 for(i=0;i<30000;i++);大家如果把這里的 i 改成100，下載進(jìn)入單片機(jī)，會發(fā)現(xiàn)小燈一直亮，而不是閃爍狀態(tài)，現(xiàn)在就請大家都把這個(gè)程序改一下，改成100，然后下載觀察一下現(xiàn)象再繼續(xù)......

觀察完了，毫無疑問，實(shí)際現(xiàn)象和我提到的理論是相符合的，這是為什么呢？這里介紹一個(gè)常識。我們?nèi)说娜庋蹖﹂W爍的光線有一個(gè)最低分辨能力，通常情況下當(dāng)閃爍的頻率高于 50 Hz 時(shí)，我們看到的信號就是常亮的。即，延時(shí)的時(shí)間低于 20 ms 的時(shí)候，我們的肉眼是分辨不出來小燈是在閃爍的，可能最多看到的是小燈亮暗稍微變化了一下。要想清楚的看到小燈閃爍，延時(shí)的值必須大一點(diǎn)，大到什么程度呢，不同的亮度的燈不完全一樣，大家可以自己做實(shí)驗(yàn)。

那么如何觀察我們寫的延時(shí)到底有多長時(shí)間呢？選擇 Keil 菜單項(xiàng) Project-->Options for Target ?Target1?...，或點(diǎn)擊在圖2-17中已提到過的圖標(biāo)，進(jìn)入工程選項(xiàng)，如圖4-3所示。

圖4-3 工程選項(xiàng)——時(shí)鐘頻率設(shè)置

首先打開 Target 這個(gè)選項(xiàng)卡，找到里邊的 Xtal(MHz)這個(gè)位置，這是填寫我們進(jìn)行模擬時(shí)間的晶振選項(xiàng)，從我們原理圖以及板子上都可以看到，單片機(jī)所使用的晶振是 11.0592 MHz，所以這個(gè)地方我們要填上11.0592。然后找到 Debug 這個(gè)選項(xiàng)卡，選擇左側(cè)的 Use Simulator，然后點(diǎn)擊最下邊的 OK 就可以了，如圖4-4所示。

圖4-4 工程選項(xiàng)——仿真設(shè)置

選擇菜單項(xiàng) Debug-->Start/Stop Debug Session，或者點(diǎn)擊圖4-5中紅框內(nèi)的按鈕，就會進(jìn)入一個(gè)新的頁面，如圖4-6所示。

圖4-5 啟動/結(jié)束調(diào)試按鈕

圖4-6 工程調(diào)試界面

最左側(cè)那一欄顯示單片機(jī)一些寄存器的當(dāng)前值和系統(tǒng)信息，最上邊那一欄是 Keil 將 C 語言轉(zhuǎn)換成匯編的代碼，下邊就是我們寫 C 語言的程序，調(diào)試界面包含很多的子窗口，都可以通過菜單 View 中的選項(xiàng)打開和關(guān)閉。你可能會感覺這種默認(rèn)的分布不符合習(xí)慣或者不方便觀察特定信息，好辦，界面上幾乎所有子窗口的位置都可以調(diào)整的。比如我想把 Disassembly 反匯編窗口和源代碼窗口橫向并排擺放，那么只需要用鼠標(biāo)拖動反匯編窗口的標(biāo)題欄，這時(shí)會在屏幕上出現(xiàn)多個(gè)指示目標(biāo)位置的圖標(biāo)，拖著窗口把鼠標(biāo)移動到相應(yīng)的圖標(biāo)上，軟件還會用藍(lán)色底紋指示具體的位置，如圖4-7所示，松開鼠標(biāo)窗口就會放到新位置了。調(diào)整后的效果如圖4-8所示。

圖4-7 調(diào)整窗口位置

圖4-8 窗口位置調(diào)整效果

你可能已經(jīng)注意到在 C 語言的源代碼文件和反匯編窗口內(nèi)都有一個(gè)黃色的箭頭，這個(gè)箭頭代表的就是程序當(dāng)前運(yùn)行的位置，因?yàn)榉磪R編內(nèi)的代碼就由源文件編譯生成的，所以它們指示的是相同的實(shí)際位置。在這個(gè)工程調(diào)試界面里，我們可以看到程序運(yùn)行的過程。在左上角的工具欄里有這樣三個(gè)按鈕：第一個(gè)標(biāo)注有 RST 字樣的是復(fù)位，點(diǎn)擊一下之后，程序就會跑到最開始的位置運(yùn)行；右側(cè)緊挨著的按鈕是全速運(yùn)行，點(diǎn)擊一下程序就會全速跑起來；再右邊打叉的是停止按鈕，當(dāng)程序全速運(yùn)行起來后，我們可以通過點(diǎn)擊第三個(gè)圖標(biāo)來讓程序停止，觀察程序運(yùn)行到哪里了。點(diǎn)擊一下復(fù)位后，會發(fā)現(xiàn) C 語言程序左側(cè)有灰色或綠色，有的地方還是保持原來的白色，我們可以在我們灰色的位置雙擊鼠標(biāo)設(shè)置斷點(diǎn)，就是比如程序一共20行，在第十行設(shè)置斷點(diǎn)后，點(diǎn)全速運(yùn)行，程序就會運(yùn)行到第十行停止，方便我們觀察運(yùn)行到這個(gè)地方的情況。

同學(xué)們會發(fā)現(xiàn)，有的位置可以設(shè)置斷點(diǎn)，有的地方不可以設(shè)置斷點(diǎn)，這是為什么呢？因?yàn)?Keil 軟件本身具備程序優(yōu)化的功能，如果大家想在所有的代碼位置都能設(shè)置斷點(diǎn)，可以在工程選項(xiàng)里把優(yōu)化等級設(shè)置為0，就是告訴 Keil 不要進(jìn)行優(yōu)化。如圖4-9所示。

圖4-9 工程優(yōu)化等級

這節(jié)課我們重點(diǎn)是看看 C 語言代碼的運(yùn)行時(shí)間，在最左側(cè)的 register 那個(gè)框內(nèi)，有一個(gè) sec 選項(xiàng)，這個(gè)選項(xiàng)顯示就是單片機(jī)運(yùn)行了多少時(shí)間。單擊一下復(fù)位按鈕，會發(fā)現(xiàn)這個(gè) sec 變成了0，然后我們在 LED = 0;這一句加一個(gè)斷點(diǎn)，在 LED = 1;這個(gè)位置加一個(gè)斷點(diǎn)，我們點(diǎn)擊全速運(yùn)行按鈕，會直接停留在 LED = 0;我們會看到我們的時(shí)間變化成0.00042752秒，如圖4-10所示。請注意，我們這里設(shè)置的優(yōu)化等級是默認(rèn)的8，如果你用的是其它等級的話運(yùn)行時(shí)間就會有所差別，因?yàn)閮?yōu)化等級會直接影響程序的執(zhí)行效率。

圖4-10 查看程序運(yùn)行時(shí)間

再點(diǎn)一下全速運(yùn)行，會發(fā)現(xiàn) sec 變成了0.16342556，那么減去上次的值，就是程序在這兩個(gè)斷點(diǎn)之間執(zhí)行所經(jīng)歷的時(shí)間，也就是這個(gè) for 循環(huán)的執(zhí)行時(shí)間，大概是 163 ms。我們也可以通過改變 30000這個(gè)數(shù)字來改變這個(gè)延時(shí)時(shí)間。當(dāng)然了，大家要注意 i 的取值范圍，你如果寫成了大于 65535 的值以后，程序就一直運(yùn)行不下去了，因?yàn)?i 無論如何變化，都不會大于這個(gè)值，如果要大于這個(gè)值且正常運(yùn)行，必須改變 i 定義的類型了。后邊如果我們要查看一段程序運(yùn)行了多長時(shí)間，都可以通過這種方式來查看。

實(shí)際上，進(jìn)入 debug 模式，除了可以看程序運(yùn)行了多長時(shí)間外，還可以觀察各個(gè)寄存器、各個(gè)變量的數(shù)值變化情況。點(diǎn)擊 View 菜單里的 Watch Windows-->Watch 1，可以打開變量觀察窗口，如圖4-11所示。

圖4-11 變量觀察窗口

在這個(gè)窗口內(nèi)，可以通過雙擊或按 F2 鍵，然后輸入我們想觀察的變量或寄存器的名字，后邊就會顯示出它的數(shù)值，這個(gè)功能在我們后邊的調(diào)試程序中比較有用，大家先了解一下。