Keil C51精確延時程序設(shè)計

摘要 針對C語言代碼的執(zhí)行時間的可預(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語言實現(xiàn)精確的延時程序的設(shè)計，指出了常用延時方法優(yōu)缺點。并通過一些實例分析了延時時間的計算方法，使C語言代碼的延時時間可以被預(yù)見。C語言中嵌套匯編語言是一種有效的方法，可以充分發(fā)揮出各語言的優(yōu)勢特點、提高開發(fā)效率。
關(guān)鍵詞 Keil C51；C語言；軟件延時；單片機(jī)

C語言具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力、語言功能齊全、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)的過程中，經(jīng)常需要使用到延時程序，但C語言代碼執(zhí)行時間。的可預(yù)見性和實時性較差，在開發(fā)一些具有嚴(yán)格通信時序要求的系統(tǒng)時，往往需要反復(fù)調(diào)試延時代碼，給開發(fā)者帶來了較大困難。比如使用DS18B20進(jìn)行溫度測控時，必須按照其單總線通信協(xié)議，否則無法讀取溫度數(shù)據(jù)。針對上述問題，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語言編寫的延時程序設(shè)計及其運行的時間的計算方法。

1 常用延時程序的設(shè)計方法
1．1 利用定時器／計數(shù)器延時
利用C51單片機(jī)內(nèi)部2個16位定時器／計數(shù)器實現(xiàn)精確的程序，由于定時器／計數(shù)器不占用CPU的運行時間，可以提高CPU的使用效率。但假設(shè)使用12 MHz晶振，定時器工作在方式1模式下，其最長定時時間也只能達(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)行長時間的延時程序設(shè)計。但在開發(fā)過程中要考慮C51自動對斷點的保護(hù)和重裝初值所帶來的延時誤差，也可以使用定時器工作在方式2模式下，減少重裝初值所帶來的誤差。
1．2 利用空操作實現(xiàn)延時
當(dāng)所需的延時非常短，可以利用Keil C51自帶intrins．h頭文件中的_nop_()函數(shù)實現(xiàn)函數(shù)延時。
當(dāng)主程序調(diào)用delay()函數(shù)時，首先執(zhí)行LCALL指令，占用2個機(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，占用一個指令周期，最后執(zhí)行一個RET返回指令，一共占用5個機(jī)器周期。若要增加延時時間，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)行長時間的延時，會降低成程序的可讀性。
1．3 利用C語言中嵌套匯編程序?qū)崿F(xiàn)延時
與C語言相比，在編寫匯編程序的時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)行時間。Keil C51開發(fā)環(huán)境可以實現(xiàn)C語言中嵌入?yún)R編語言，可以在延時程序設(shè)計時，結(jié)合匯編語言的優(yōu)點，精確確定延時時間。C語言中嵌入?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語言嵌套匯編語言設(shè)計延時程序：

delay函數(shù)采用單循環(huán)延時，主函數(shù)調(diào)用delay函數(shù)時，首先執(zhí)行LJMP指令占用2個指令，delay函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，執(zhí)行一個RET返回指令。而DJNZ執(zhí)行占用2個機(jī)器周期，一共執(zhí)行了10次，所以在12 MHz晶振下，延時函數(shù)執(zhí)行的時間為△t=2×10+1+2+2=25μs。如果需要進(jìn)行長時間延時，可以采用多重循環(huán)嵌套實現(xiàn)。
1．4 利用for循環(huán)實現(xiàn)延時
在單片機(jī)開發(fā)過程中，for語句和while語句也經(jīng)常用于延時程序的設(shè)計。設(shè)晶振頻率為12 MHz，在調(diào)用延時函數(shù)時，一共需要18個機(jī)器周期。當(dāng)delay函數(shù)中的實參改變時，函數(shù)的延長時間變長，具體的延時時間△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)行長時間延時。可以通過改變變量的類型和利用for語句嵌套，實現(xiàn)長時間延時，但是延時時間的計算和delay函數(shù)有差異。
如表1所示，在設(shè)計延時程序時，應(yīng)該考慮延時的長短，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)計延時程序設(shè)計的方法。