C51的延时计算

C语言的延时计算

今天碰到这个问题,想想大家也可能用得上,就转过来了,希望对大家有用

C51中精确的延时与计算的实现

C51由于其可读性和可移植性很强,在单片机中得到广泛的应用,
但在某些时候由于C51编写的程序对在有精确时间要求下,可能
就得要用汇编语言来编写,但在C51是否也能实现时间的精确控
制呢?答案是肯定的。

在C51中要实现对时间的精确延时有以下几种方法

其一: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,就插入个这样的函数。
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。

其二: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
第一、定义的C51中循环变量,尽量采用无符号字符型变量。
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。
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。下面举例说明:
unsigned char I;
for(i=0;i<255;i++);

unsigned char I;
for(i=255;i>0;i–);
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
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
例:
unsigned char n;
n=255;
do{n–}
while(n);

n=255;
while(n)
{n–};
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。

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。
unsigned char i,j
for(i=255;i>0;i–)
for(j=255;j>0;j–);

unsigned char i,j
i=255;
do{j=255;
do{j–}
while(j);
i–;
}
while(i);

unsigned char i,j
i=255;
while(i)
{j=255;
while(j)
{j–};
i–;
}
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
MOV R7,#0FFH
LOOP2:        MOV R6,#0FFH
LOOP1:        DJNZ R6,LOOP1
DJNZ R7,LOOP2
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。
只要在程序设计循环语句时注意以上几个问题。

下面给出有关在C51中延时子程序设计时要注意的问题
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。
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。
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。
unsigned char delay(unsigned char i,unsigned char j,unsigned char k)
{unsigned char b,c;
b=”j”;
c=”k”;
do{
do{
do{k–};
while(k);
k=”c”;
j–;};
while(j);
j=b;
i–;};
while(i);
}
这精确延时子程序就被C51编译为有下面的指令组合完成
delay延时子程序如下:
MOV      R6,05H
MOV      R4,03H
C0012:        DJNZ      R3, C0012
MOV      R3,04H
DJNZ      R5, C0012
MOV      R5,06H
DJNZ      R7, C0012
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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采用软件定时的计算方法

利用指令执行周期设定,以下为一段延时程序:
指令            周期
MOV            1
DJNZ            2
NOP            1
采用循环方式定时,有程序:
MOV      R5,#TIME2          ;周期1
LOOP1:      MOV      R6,#TIME1          ; 1
LOOP2:      NOP                        ; 1
NOP                        ; 1
DJNZ    R6,LOOP2              ; 2
DJNZ      R5,LOOP1            ; 2
定时数=(TIME1*4+2+1)*TIM2*2+4

刚刚又学了一条,用_nop_();时记得加上#include  <intrins.h>  头文件

如:
//==================
#include  <intrins.h>  //包含库函数
……
……
//============
……
……
_nop_();          //引用库函数

敬礼。
我一直都是借助仿真软件编。一点一点试时间。

C语言最大的缺点就是实时性差,我在网上到看了一些关于延时的讨论,其中有篇文章

51单片机 Keil C 延时程序的简单研究,作者:InfiniteSpace Studio/isjfk

写得不错,他是用while(–i);产生DJNZ 来实现精确延时,后来有人说如果while里面不能放其它语句,否则也不行,do-while就可以,具体怎样我没有去试.所有这些都没有给出具体的实例程序来.还看到一些延时的例子多多少少总有点延时差.为此我用for循环写了几个延时的子程序贴上来,希望能对初学者有所帮助.(晶振12MHz,一个机器周期1us.)

. 500ms延时子程序

程序:

void delay500ms(void)

{

unsigned char i,j,k;

for(i=15;i>0;i–)

for(j=202;j>0;j–)

for(k=81;k>0;k–);

}

产生的汇编:

C:0x0800    7F0F     MOV      R7,#0x0F

C:0x0802    7ECA     MOV      R6,#0xCA

C:0x0804    7D51     MOV      R5,#0x51

C:0x0806    DDFE     DJNZ     R5,C:0806

C:0x0808    DEFA     DJNZ     R6,C:0804

C:0x080A    DFF6     DJNZ     R7,C:0802

C:0x080C    22       RET

计算分析:

程序共有三层循环

一层循环n:R5*2 = 81*2 = 162us                  DJNZ  2us

二层循环m:R6*(n+3) = 202*165 = 33330us          DJNZ  2us + R5赋值 1us = 3us

三层循环: R7*(m+3) = 15*33333 = 499995us        DJNZ  2us + R6赋值 1us = 3us

循环外:   5us 子程序调用 2us + 子程序返回 2us + R7赋值 1us  = 5us

延时总时间 = 三层循环 + 循环外 = 499995+5 = 500000us =500ms

计算公式:延时时间=[(2*R5+3)*R6+3]*R7+5

. 200ms延时子程序

程序:

void delay200ms(void)

{

unsigned char i,j,k;

for(i=5;i>0;i–)

for(j=132;j>0;j–)

for(k=150;k>0;k–);

}

产生的汇编

C:0x0800    7F05     MOV      R7,#0x05

C:0x0802    7E84     MOV      R6,#0x84

C:0x0804    7D96     MOV      R5,#0x96

C:0x0806    DDFE     DJNZ     R5,C:0806

C:0x0808    DEFA     DJNZ     R6,C:0804

C:0x080A    DFF6     DJNZ     R7,C:0802

C:0x080C    22       RET

. 10ms延时子程序

程序:

void delay10ms(void)

{

unsigned char i,j,k;

for(i=5;i>0;i–)

for(j=4;j>0;j–)

for(k=248;k>0;k–);

}

产生的汇编

C:0x0800    7F05     MOV      R7,#0x05

C:0x0802    7E04     MOV      R6,#0x04

C:0x0804    7DF8     MOV      R5,#0xF8

C:0x0806    DDFE     DJNZ     R5,C:0806

C:0x0808    DEFA     DJNZ     R6,C:0804

C:0x080A    DFF6     DJNZ     R7,C:0802

C:0x080C    22       RET

. 1s延时子程序

程序:

void delay1s(void)

{

unsigned char h,i,j,k;

for(h=5;h>0;h–)

for(i=4;i>0;i–)

for(j=116;j>0;j–)

for(k=214;k>0;k–);

}

产生的汇编

C:0x0800    7F05     MOV      R7,#0x05

C:0x0802    7E04     MOV      R6,#0x04

C:0x0804    7D74     MOV      R5,#0x74

C:0x0806    7CD6     MOV      R4,#0xD6

C:0x0808    DCFE     DJNZ     R4,C:0808

C:0x080A    DDFA     DJNZ     R5,C:0806

C:0x080C    DEF6     DJNZ     R6,C:0804

C:0x080E    DFF2     DJNZ     R7,C:0802

C:0x0810    22       RET

在精确延时的计算当中,最容易让人忽略的是计算循环外的那部分延时,在对时间要求不高的场合,这部分对程序不会造成影响.