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);

或

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–);

或

unsigned char i,j

i=255;

do{j=255;

do{j–}

while(j);

i–;

}

while(i);

或

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    头文件

如：

//==================

#include    //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,用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.)

一. 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

二. 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

三. 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

四. 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.