精确延时.docx
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精确延时
KEIL单片机C语言精确延时值的计算
2011-11-2020:
54|发布者:
pcb_dz|查看:
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关于单片机C语言的精确延时，网上很多都是大约给出延时值没有准确那值是多少,也就没有达到精确高的要求，而51hei给出的本函数克服了以上缺点，能够精确计数出要延时值且精确达到1us,本举例所用CPU为STC12C5412系列12倍速的单片机,只要修改一下参数值其它系例单片机也通用,适用范围宽。
共有三条延时函数说明如下：
函数调用分两级：
一级是小于10US的延时，二级是大于10US的延时
//====================小于10US的【用1US级延时】====================
//----------微秒级延时---------
for（i=X;i>X;i--）延时时间=（3+5*X）/12 提示（单位us, X不能大于255）
//================大于10US<小于21.9955Ms的可用【10US级延时函数】===========
voidDelay10us（ucharMs）
{
uchardatai;
for（;Ms>0;Ms--）
for（i=26;i>0;i--）;
}
i=[（延时值-1.75）*12/Ms-15]/4
如想延时60US则 i=[（60-1.75）*12/6-15]/4=25.375≈26;修改i的值=26,再调用上面的【10US级延时函数】Delay10us（6）;则就精确延时60US;
如果想延时64US可以用这二种函数组合来用:
Delay10us（6）;for（i=9;i>X;i--） 共延时64US
//==============对于大于20Ms的可用中断来实现程序运行比较好===============
中断用定时器0,1Ms中断:
voidtimer0（void）interrupt1
{
TL0=（0xffff-1000+2）%0x100;TH0=（0xffff-1000+2）/0x100;//每毫秒执行一次
if（DelayMs_1>0）DelayMs_1--;//大于20Ms延时程序
}
函数调用
voidDelayMs（uinta）//延时a×1（ms）的时间。
{
DelayMs_1=a;
while（DelayMs_1）;
}
如果延时50Ms则函数值为 DelayMs（50）
//+++++++++++++++++++++++++公式推算来由++++++++++++++++++++++++++++
二级延时C语言反汇编见上传图1:
//=======================STC单片机延时指令时间====================
指今 时间（1us） 指今 时间（1us）
MOV A Rn 1 SETB C 1
MOV Rn #data 2 SUBB A #data 2
DJNZ Rn rel 4
Dec Rn 3 SJMP rel 3
JC rel 3 MOV Rndirect 4
Lcalladdr16 6 RET 4
//--------------
JNZ 3 XRL 2
SUBB 3
使用Delay10us（ucharMs）最多能延时21995.5us;
其中循环外函数调用与返回用的时间=（6+4）进入+退出（1+1+2+3+,4）=10+11=21/12=1.75us;
循环内函数时间MS=Ms*（1+1+2+3,+2+4*I+3+3）/12=Ms*（15+4*I）/12;
所以如果延时60us时用【10US级延时函数】I的值为:
60=循环外时间+循环内时间=1.75us+Ms*（15+4*I）/12;
则i=[（60-1.75）*12/6-15]/4=25.375≈26即如果Ms=6,i=26;
本算法中的12是STC12单片机与普通标准速率比。
C语言写程序时，初学者遇到的一个难题时精确延时程序的设计。
我刚开始用C语言写程序时同样遇到了这个问题，后来参考了一些文章和实际设计后才知道了精确延时程序的设计。
我现在就用两种方法来实现，一种是while（）语句，另一种是for（）语句，这两种语句均可产生汇编语句中的DJNZ语句，以12MHZ晶振为例（说明：
在编写C程序时，变量尽量使用unsignedchar，如满足不了才使用unsignedint）：
1.delay＝99；while（--delay）；
产生的汇编代码为：
000FH MOV 08H,#63H
0012H DJNZ 08H,0012H
这样产生的延时时间为：
（99+1）×2us。
最小延时时间为2us，若加上对delay赋值语句，则最小为4us。
2.for（i=delay;i>0;i--）;
产生的汇编代码同while（）语句。
下面来举例几个延时函数：
一.500ms延时子程序
voiddelay500ms（void）
{
unsignedchari,j,k;
for（i=15;i>0;i--）
for（j=202;j>0;j--）
for（k=81;k>0;k--）;
}
产生的汇编代码：
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
voiddelay200ms（void）
{
unsignedchari,j,k;
for（i=5;i>0;i--）
for（j=132;j>0;j--）
for（k=150;k>0;k--）;
}
三.10ms延时子程序
voiddelay10ms（void）
{
unsignedchari,j,k;
for（i=5;i>0;i--）
for（j=4;j>0;j--）
for（k=248;k>0;k--）;
}
四.1s延时子程序
voiddelay1s（void）
{
unsignedcharh,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--）;
}
以上的这先希望对大家有帮组，如有不足之处请指出，如有更好的方法也可以告诉我，大家一起分享
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KeilC延时程序的简单研究,作者：
InfiniteSpaceStudio/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.）
voidDelay（uchari）
{
while（--i）;
}
21:
voidDelay（uchari）
22:
{
23:
while（--i）;
C:
0x001F DFFE DJNZ R7,Delay（C:
001F）
24:
}
一.500ms延时子程序
程序:
voiddelay500ms（void）
{
unsignedchari,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:
voiddelay200ms（void）
{
unsignedchari,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:
voiddelay10ms（void）
{
unsignedchari,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:
voiddelay1s（void）
{
unsignedcharh,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.
设晶振频率为12M，单片机为AT89C51。
则知一个机器周期为1us。
现有延时函数如下：
3:
voiddelay（void）
4:
{
5:
unsignedchari,j,k;
6:
for（i=15;i>0;i--）
7:
for（j=202;j>0;j--）
8:
for（k=81;k>0;k--）;
9:
}
以上就是利用C51语言编写的一个延时函数，下面这段代码则是利用keil软件翻译的一段汇编语言程序段，大家可以对照着看。
机器周期数
C:
0x0800 7F0F MOV R7,#0x0F 1
C:
0x0802 7ECA MOV R6,#0xCA 1
C:
0x0804 7D51 MOV R5,#0x51 1
C:
0x0806 DDFE DJNZ R5,C:
0806 2
C:
0x0808 DEFA DJNZ R6,C:
0804 2
C:
0x080A DFF6 DJNZ R7,C:
0802 2
C:
0x080C 22 RET 2
通过上面的汇编语言程序段（0x0F＝15，0xCA＝202，0x51＝81），我们可以计算出该延时子程序的具体延时时间：
Td＝[（2×81＋1）×202+202×2+1]×15+15×2+1+2
＝（163×202+405）×15+35
＝33331×15+33
＝499978us＝499.978ms
通过与C语言相比较，我们可以得出一个公式（对于C51，这个公式中的格式就跟上面的一样，数据类型必须是unsignedchar，而且是三重循环，延时函数不带任何形参）：
Td＝[2×j×k+3×j+3]×i+3.....................①
下面是调用了上面的延时函数的C51主函数，紧跟其后的汇编语言是利用keil软件翻译的一段汇编语言程序段。
11:
voidmain（void）
12:
{
13:
p10=1;
14:
while
（1）
15:
{
16:
p10=~p10;
17:
delay（）;
18:
}
机器周期数
C:
0x0819 D290 SETB p10（0x90.0） 1
C:
0x081B B290 CPL p10（0x90.0） 1
C:
0x081D 120800 LCALL delay（C:
0800） 2
C:
0x0820 80F9 SJMP C:
081B 2
倘若我们需要一个带有形参的延时函数，方便在程序中根据不同的情形调用，延时时间不一致，我们的延时时间又如何计算呢？
下面我们来看看这个延时函数，跟上面的一样，只是把延时函数加了个形参，我们用同样的方法来计算它的延时时间。
3:
voiddelay（unsignedchari）
4:
{
5:
unsignedcharj,k;
6:
for（;i>0;i--）
7:
for（j=202;j>0;j--）
8:
for（k=81;k>0;k--）;
9:
}
机器周期数
C:
0x800 EF MOV A,R7
C:
0x0801 D3 SETB C
C:
0x0802 9400 SUBB A,#0x00
C:
0x0804 400B JC C:
0811
C:
0x0806 7ECA MOV R6,#0xCA
C:
0x0808 7D51 MOV R5,#0x51
C:
0x080A DDFE DJNZ R5,C:
080A
C:
0x080C DEFA DJNZ R6,C:
0808
C:
0x080E 1F DEC R7
C:
0x080F 80EF SJMP delay（C:
0800）
C:
0x0811 22 RET
我们看看，R7的值是多少呢？
在下面，主函数里面，赋值为0x0F，就是15。
通过上面这段汇编程序段，我们用同样的方法来计算一下它的延时时间为（机器周期数请自己查阅书籍）：
Td＝[2×202×81+3×202+8]×15+3
＝[32724+614]×15+3
＝33338×15+3
＝500073us＝500.073ms
由此，我们可以得出一个公式为：
Td＝[2×j×k+3×j+8]×i+3.....................②
下面是调用了voiddelay（unsignedchari）延时函数的main（）函数机器汇编代码。
11:
voidmain（void）
12:
{
13:
p10=1;
14:
while
（1）
15:
{
16:
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