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Keil C51程序设计中几种精确延时方法

2010-12-30 16:16
Radow
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  实现延时通常有两种方法:

  一种是硬件延时,要用到定时器/计数器,这种方法可以提高CPU的工作效率,也能做到精确延时;另一种是软件延时,这种方法主要采用循环体进行。

  1 使用定时器/计数器实现精确延时

  单片机系统一般常选用11.059 2 MHz、12 MHz或6 MHz晶振。第一种更容易产生各种标准的波特率,后两种的一个机器周期分别为1 μs和2 μs,便于精确延时。本程序中假设使用频率为12 MHz的晶振。最长的延时时间可达216=65 536 μs。若定时器工作在方式2,则可实现极短时间的精确延时;如使用其他定时方式,则要考虑重装定时初值的时间(重装定时器初值占用2个机器周期)。

  在实际应用中,定时常采用中断方式,如进行适当的循环可实现几秒甚至更长时间的延时。使用定时器/计数器延时从程序的执行效率和稳定性两方面考虑都是最佳的方案。但应该注意,C51编写的中断服务程序编译后会自动加上PUSH ACC、PUSH PSW、POP PSW和POP ACC语句,执行时占用了4个机器周期;如程序中还有计数值加1语句,则又会占用1个机器周期。这些语句所消耗的时间在计算定时初值时要考虑进去,从初值中减去以达到最小误差的目的。

  2 软件延时与时间计算

  在很多情况下,定时器/计数器经常被用作其他用途,这时候就只能用软件方法延时。下面介绍几种软件延时的方法。

  2.1 短暂延时

  可以在C文件中通过使用带_NOP_( )语句的函数实现,定义一系列不同的延时函数,如Delay10us( )、Delay25us( )、Delay40us( )等存放在一个自定义的C文件中,需要时在主程序中直接调用。如延时10 μs的延时函数可编写如下:

  void Delay10us( ) {

  _NOP_( );

  _NOP_( );

  _NOP_( );

  _NOP_( );

  _NOP_( );

  _NOP_( );

  }

  Delay10us( )函数中共用了6个_NOP_( )语句,每个语句执行时间为1 μs。主函数调用Delay10us( )时,先执行一个LCALL指令(2 μs),然后执行6个_NOP_( )语句(6 μs),最后执行了一个RET指令(2 μs),所以执行上述函数时共需要10 μs。  可以把这一函数当作基本延时函数,在其他函数中调用,即嵌套调用\[4\],以实现较长时间的延时;但需要注意,如在Delay40us( )中直接调用4次Delay10us( )函数,得到的延时时间将是42 μs,而不是40 μs。这是因为执行Delay40us( )时,先执行了一次LCALL指令(2 μs),然后开始执行第一个Delay10us( ),执行完最后一个Delay10us( )时,直接返回到主程序。依此类推,如果是两层嵌套调用,如在Delay80us( )中两次调用Delay40us( ),则也要先执行一次LCALL指令(2 μs),然后执行两次Delay40us( )函数(84 μs),所以,实际延时时间为86 μs。简言之,只有最内层的函数执行RET指令。该指令直接返回到上级函数或主函数。如在Delay80μs( )中直接调用8次Delay10us( ),此时的延时时间为82 μs。通过修改基本延时函数和适当的组合调用,上述方法可以实现不同时间的延时。

  2.2 在C51中嵌套汇编程序段实现延时

  在C51中通过预处理指令#pragma asm和#pragma endasm可以嵌套汇编语言语句。用户编写的汇编语言紧跟在#pragma asm之后,在#pragma endasm之前结束。

  如:#pragma asm

  …

  汇编语言程序段

  …

  #pragma endasm

  延时函数可设置入口参数,可将参数定义为unsigned char、int或long型。根据参数与返回值的传递规则,这时参数和函数返回值位于R7、R7R6、R7R6R5中。在应用时应注意以下几点:

  ◆ #pragma asm、#pragma endasm不允许嵌套使用;

  ◆ 在程序的开头应加上预处理指令#pragma asm,在该指令之前只能有注释或其他预处理指令;

  ◆ 当使用asm语句时,编译系统并不输出目标模块,而只输出汇编源文件;

  ◆ asm只能用小写字母,如果把asm写成大写,编译系统就把它作为普通变量;

  ◆ #pragma asm、#pragma endasm和 asm只能在函数内使用。

  将汇编语言与C51结合起来,充分发挥各自的优势,无疑是单片机开发人员的最佳选择。

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