Keil C51精確延時(shí)程序設(shè)計(jì)

摘要 針對(duì)C語(yǔ)言代碼的執(zhí)行時(shí)間的可預(yù)見性差，結(jié)合Keil C51開發(fā)工具，分析了在Keil C51開發(fā)工具中利用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)精確的延時(shí)程序的設(shè)計(jì)，指出了常用延時(shí)方法優(yōu)缺點(diǎn)。并通過(guò)一些實(shí)例分析了延時(shí)時(shí)間的計(jì)算方法，使C語(yǔ)言代碼的延時(shí)時(shí)間可以被預(yù)見。C語(yǔ)言中嵌套匯編語(yǔ)言是一種有效的方法，可以充分發(fā)揮出各語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)、提高開發(fā)效率。
關(guān)鍵詞 Keil C51；C語(yǔ)言；軟件延時(shí)；單片機(jī)

C語(yǔ)言具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力、語(yǔ)言功能齊全、使用靈活方便、開發(fā)效率高，被廣泛應(yīng)用于在單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用中。在單片機(jī)幕統(tǒng)開發(fā)的過(guò)程中，經(jīng)常需要使用到延時(shí)程序，但C語(yǔ)言代碼執(zhí)行時(shí)間。的可預(yù)見性和實(shí)時(shí)性較差，在開發(fā)一些具有嚴(yán)格通信時(shí)序要求的系統(tǒng)時(shí)，往往需要反復(fù)調(diào)試延時(shí)代碼，給開發(fā)者帶來(lái)了較大困難。比如使用DS18B20進(jìn)行溫度測(cè)控時(shí)，必須按照其單總線通信協(xié)議，否則無(wú)法讀取溫度數(shù)據(jù)。針對(duì)上述問(wèn)題，結(jié)合Keil C51開發(fā)工具和Proteus仿真軟件，介紹在Keil C51開發(fā)系統(tǒng)中，利用C語(yǔ)言編寫的延時(shí)程序設(shè)計(jì)及其運(yùn)行的時(shí)間的計(jì)算方法。

1 常用延時(shí)程序的設(shè)計(jì)方法
1．1 利用定時(shí)器／計(jì)數(shù)器延時(shí)
利用C51單片機(jī)內(nèi)部2個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)精確的程序，由于定時(shí)器／計(jì)數(shù)器不占用CPU的運(yùn)行時(shí)間，可以提高CPU的使用效率。但假設(shè)使用12 MHz晶振，定時(shí)器工作在方式1模式下，其最長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間也只能達(dá)到65．53 ms，由此，可以采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)累加的方法進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的延時(shí)程序設(shè)計(jì)。但在開發(fā)過(guò)程中要考慮C51自動(dòng)對(duì)斷點(diǎn)的保護(hù)和重裝初值所帶來(lái)的延時(shí)誤差，也可以使用定時(shí)器工作在方式2模式下，減少重裝初值所帶來(lái)的誤差。
1．2 利用空操作實(shí)現(xiàn)延時(shí)
當(dāng)所需的延時(shí)非常短，可以利用Keil C51自帶intrins．h頭文件中的_nop_()函數(shù)實(shí)現(xiàn)函數(shù)延時(shí)。
當(dāng)主程序調(diào)用delay()函數(shù)時(shí)，首先執(zhí)行LCALL指令，占用2個(gè)機(jī)器周期，然后執(zhí)行_nop_()函數(shù)，它相當(dāng)于匯編中的NOP指令，占用一個(gè)指令周期，最后執(zhí)行一個(gè)RET返回指令，一共占用5個(gè)機(jī)器周期。若要增加延時(shí)時(shí)間，可以在delay()函數(shù)中增加_nop_()函數(shù)的數(shù)目。但利用這種方法進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的延時(shí)，會(huì)降低成程序的可讀性。
1．3 利用C語(yǔ)言中嵌套匯編程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí)
與C語(yǔ)言相比，在編寫匯編程序的時(shí)候可以清楚地知道執(zhí)行每一條指令所需的機(jī)器周期，從而精確確定其執(zhí)行時(shí)間。Keil C51開發(fā)環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)C語(yǔ)言中嵌入?yún)R編語(yǔ)言，可以在延時(shí)程序設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合匯編語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，精確確定延時(shí)時(shí)間。C語(yǔ)言中嵌入?yún)R編程序的方法：
#pragma asm
；匯編程序代碼
#pragma endasm
以12 MHz晶振為例，介紹C語(yǔ)言嵌套匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)延時(shí)程序：

delay函數(shù)采用單循環(huán)延時(shí)，主函數(shù)調(diào)用delay函數(shù)時(shí)，首先執(zhí)行LJMP指令占用2個(gè)指令，delay函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，執(zhí)行一個(gè)RET返回指令。而DJNZ執(zhí)行占用2個(gè)機(jī)器周期，一共執(zhí)行了10次，所以在12 MHz晶振下，延時(shí)函數(shù)執(zhí)行的時(shí)間為△t=2×10+1+2+2=25μs。如果需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間延時(shí)，可以采用多重循環(huán)嵌套實(shí)現(xiàn)。
1．4 利用for循環(huán)實(shí)現(xiàn)延時(shí)
在單片機(jī)開發(fā)過(guò)程中，for語(yǔ)句和while語(yǔ)句也經(jīng)常用于延時(shí)程序的設(shè)計(jì)。設(shè)晶振頻率為12 MHz，在調(diào)用延時(shí)函數(shù)時(shí)，一共需要18個(gè)機(jī)器周期。當(dāng)delay函數(shù)中的實(shí)參改變時(shí)，函數(shù)的延長(zhǎng)時(shí)間變長(zhǎng)，具體的延時(shí)時(shí)間△t=3×i+5×(i+1)+5。由于delay函數(shù)中變量的類型為unsigned char，最大值為255，不能進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間延時(shí)?？梢酝ㄟ^(guò)改變變量的類型和利用for語(yǔ)句嵌套，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間延時(shí)，但是延時(shí)時(shí)間的計(jì)算和delay函數(shù)有差異。
如表1所示，在設(shè)計(jì)延時(shí)程序時(shí)，應(yīng)該考慮延時(shí)的長(zhǎng)短，開發(fā)系統(tǒng)的資源利用與二次開發(fā)等情況進(jìn)而確定設(shè)計(jì)延時(shí)程序設(shè)計(jì)的方法。