單片機(jī)延時(shí)方法總結(jié)
實(shí)現(xiàn)延時(shí)通常有兩種方法:一種是硬件延時(shí),要用到定時(shí)器/計(jì)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(shí);另一種是軟件延時(shí),這種方法主要采用循環(huán)體進(jìn)行。
1 使用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)精確延時(shí)
單片機(jī)系統(tǒng)一般常選用11.059 2 MHz、12 MHz或6 MHz晶振。第一種更容易產(chǎn)生各種標(biāo)準(zhǔn)的波特率,后兩種的一個(gè)機(jī)器周期分別為1 μs和2 μs,便于精確延時(shí)。本程序中假設(shè)使用頻率為12 MHz的晶振。最長的延時(shí)時(shí)間可達(dá)216=65 536 μs。若定時(shí)器工作在方式2,則可實(shí)現(xiàn)極短時(shí)間的精確延時(shí);如使用其他定時(shí)方式,則要考慮重裝定時(shí)初值的時(shí)間(重裝定時(shí)器初值占用2個(gè)機(jī)器周期)。
在實(shí)際應(yīng)用中,定時(shí)常采用中斷方式,如進(jìn)行適當(dāng)?shù)难h(huán)可實(shí)現(xiàn)幾秒甚至更長時(shí)間的延時(shí)。使用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器延時(shí)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(yīng)該注意,C51編寫的中斷服務(wù)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(shí)占用了4個(gè)機(jī)器周期;如程序中還有計(jì)數(shù)值加1語句,則又會占用1個(gè)機(jī)器周期。這些語句所消耗的時(shí)間在計(jì)算定時(shí)初值時(shí)要考慮進(jìn)去,從初值中減去以達(dá)到最小誤差的目的。
2 軟件延時(shí)與時(shí)間計(jì)算
在很多情況下,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器經(jīng)常被用作其他用途,這時(shí)候就只能用軟件方法延時(shí)。下面介紹幾種軟件延時(shí)的方法。
2.1 短暫延時(shí)
可以在C文件中通過使用帶_NOP_( )語句的函數(shù)實(shí)現(xiàn),定義一系列不同的延時(shí)函數(shù),如Delay10us( )、Delay25us( )、Delay40us( )等存放在一個(gè)自定義的C文件中,需要時(shí)在主程序中直接調(diào)用。如延時(shí)10 μs的延時(shí)函數(shù)可編寫如下:
void Delay10us( ) {
_NOP_( );
_NOP_( );
_NOP_( );
_NOP_( );
_NOP_( );
_NOP_( );
}
Delay10us( )函數(shù)中共用了6個(gè)_NOP_( )語句,每個(gè)語句執(zhí)行時(shí)間為1 μs。主函數(shù)調(diào)用Delay10us( )時(shí),先執(zhí)行一個(gè)LCALL指令(2 μs),然后執(zhí)行6個(gè)_NOP_( )語句(6 μs),最后執(zhí)行了一個(gè)RET指令(2 μs),所以執(zhí)行上述函數(shù)時(shí)共需要10 μs?! 】梢园堰@一函數(shù)當(dāng)作基本延時(shí)函數(shù),在其他函數(shù)中調(diào)用,即嵌套調(diào)用[4],以實(shí)現(xiàn)較長時(shí)間的延時(shí);但需要注意,如在Delay40us( )中直接調(diào)用4次Delay10us( )函數(shù),得到的延時(shí)時(shí)間將是42 μs,而不是40 μs。這是因?yàn)閳?zhí)行Delay40us( )時(shí),先執(zhí)行了一次LCALL指令(2 μs),然后開始執(zhí)行第一個(gè)Delay10us( ),執(zhí)行完最后一個(gè)Delay10us( )時(shí),直接返回到主程序。依此類推,如果是兩層嵌套調(diào)用,如在Delay80us( )中兩次調(diào)用Delay40us( ),則也要先執(zhí)行一次LCALL指令(2 μs),然后執(zhí)行兩次Delay40us( )函數(shù)(84 μs),所以,實(shí)際延時(shí)時(shí)間為86 μs。簡言之,只有最內(nèi)層的函數(shù)執(zhí)行RET指令。該指令直接返回到上級函數(shù)或主函數(shù)。如在Delay80μs( )中直接調(diào)用8次Delay10us( ),此時(shí)的延時(shí)時(shí)間為82 μs。通過修改基本延時(shí)函數(shù)和適當(dāng)?shù)慕M合調(diào)用,上述方法可以實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間的延時(shí)。
2.2 在C51中嵌套匯編程序段實(shí)現(xiàn)延時(shí)
在C51中通過預(yù)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(jié)束。
如:#pragma asm
…
匯編語言程序段
…
#pragma endasm
延時(shí)函數(shù)可設(shè)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(shí)參數(shù)和函數(shù)返回值位于R7、R7R6、R7R6R5中。在應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
◆ #pragma asm、#pragma endasm不允許嵌套使用;
◆ 在程序的開頭應(yīng)加上預(yù)處理指令#pragma asm,在該指令之前只能有注釋或其他預(yù)處理指令;
◆ 當(dāng)使用asm語句時(shí),編譯系統(tǒng)并不輸出目標(biāo)模塊,而只輸出匯編源文件;
◆ asm只能用小寫字母,如果把a(bǔ)sm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(nèi)使用。
將匯編語言與C51結(jié)合起來,充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢,無疑是單片機(jī)開發(fā)人員的最佳選擇。
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