一、實現(xiàn)延時的兩種方法
1、硬件延時
優(yōu)點:用到定時器/計數(shù)器,這種方法可以提高CPU的工作效率,也能做到精確延時;
缺點:往往在精度要求不是很高時,會使定時器/計數(shù)器大材小用,而且很極端時,定時器根本不夠的。
2、軟件延時
優(yōu)點:節(jié)省硬件資源的同時,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)體進行;
缺點:精度不高,對編程者經(jīng)驗要求甚高。
二、硬件延時
1、常用晶振:11.059 2 MHz(容易產(chǎn)生各種標準的波特率)、12 MHz或6 MHz(機器周期
分別為1 μs和2 μs,便于精確延時)。
2、本程序中假設使用頻率為12 MHz的晶振。最長的延時時間可達2的16次方=65 536。若定時器工作在方式2,則可實現(xiàn)極短時間的精確延時;如使用其他定時方式,則要考
慮重裝定時初值的時間(重裝定時器初值占用2個機器周期)。
3、在實際應用中,定時常采用中斷方式,如進行適當?shù)难h(huán)可實現(xiàn)幾秒甚至更長時間的延
時。使用定時器/計數(shù)器延時從程序的執(zhí)行效率和穩(wěn)定性兩方面考慮都是最佳的方案。但應該注意,C51編寫的中斷服務程序編譯后會自動加上PUSH ACC、PUSH PSW、POP PSW和POP ACC語句,執(zhí)行時占用了4個機器周期;如程序中還有計數(shù)值加1語句,則又會占用1個機器周期。這些語句所消耗的時間在計算定時初值時要考慮進去,從初值中減去以達到最小誤差的目的。
三、軟件延時(通過調用延時函數(shù))
1、調用延時函數(shù)三要素:
入口周期Te、返回周期Tr、內部代碼執(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
如Delay10us( ):總執(zhí)行高峰期為10us=2us+6us+2us.
void Delay10us()
{
_nop_;
_nop_;
_nop_;
_nop_;
_nop_;
_nop_;
}
說明:不宜嵌套調用,嵌套次數(shù)越多誤差越大。
3、在C51中嵌套匯編程序段實現(xiàn)延時
在C51中通過預處理指令#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之前結束。
如:#pragma asm
…
匯編語言程序段
…
#pragma endasm
延時函數(shù)可設置入口參數(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,這時參數(shù)和函數(shù)返回值位于R7、R7R6、R7R6R5中。在應用時應注意以下幾點:
◆#pragma asm、#pragma endasm不允許嵌套使用;
◆在程序的開頭應加上預處理指令#pragma asm,在該指令之前只能有注釋或其他預處理指令;
◆當使用asm語句時,編譯系統(tǒng)并不輸出目標模塊,而只輸出匯編源文件;
◆asm只能用小寫字母,如果把asm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)內使用。
說明:將匯編語言與C51結合起來,充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢,無疑是單片機開發(fā)人員的最佳選擇。
4、使用示波器確定延時時間
熟悉硬件的開發(fā)人員,也可以利用示波器來測定延時程序執(zhí)行時間。方法如下:編寫一個實現(xiàn)延時的函數(shù),在該函數(shù)的開始置某個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)調用該延時函數(shù),通過示波器測量P1.0引腳上的高電平時間即可確定延時函數(shù)的執(zhí)行時間。方法如下:
把P1.0接入示波器,運行上面的程序,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)結構“for(j=0;j<124;j++) {;}”的執(zhí)行時間為1 ms。通過改變循環(huán)次數(shù),可得到不同時間的延時。當然,也可以不用for循環(huán)而用別的語句實現(xiàn)延時。
說明:這里討論的只是確定延時的方法。
5、使用反匯編工具計算延時時間
對于不熟悉示波器的開發(fā)人員可用Keil C51中的反匯編工具計算延時時間,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應用程序。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,這里不作詳細討論。
6、使用性能分析器計算延時時間(即:Keil C51的debug技巧)
A51的程序執(zhí)行時間可能通過指令周期計算出來,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:
該程序為一個延時程序,在12M的晶振下,調用一次的時間為16uS ,執(zhí)行一次循環(huán)的時間為9uS(延時范圍(25us~589.831ms))。這樣來,假設有語句Delay(N);那么該語句的精確延時的計算公式就是(9*N+16)uS了.這個公式可以理解吧!
如何得到程序的調用時間和執(zhí)行一次循環(huán)的時間了。接著看下面:
在主程序MAIN()函數(shù)下添加上面兩條語句,當前的SEC欄為執(zhí)行到DELAY(1);語句所花的時間。T(0-)
上面的SEC欄為執(zhí)行完DELAY(1)所花的時間,這樣就可以得到DEALY(1)這條語句的執(zhí)行時間為595-570=25uS.
上面的SEC欄為執(zhí)行完DELAY(2)所花的時間,這樣就可以得到DEALY(2)這條語句的執(zhí)行時間為629-595=34uS.
結果不就出來了嘛,T[DELAY(2)]-T[DELAY(1)]不就是執(zhí)行一次循環(huán)的時間嘛,
而T[DELAY(1)]減去執(zhí)行一次循環(huán)的時間就是調用一次要花的時間了。精確到1個機器周期。(這里可以通過列簡單的一元二次方程組求出來的,因此不作詳細討論)