Keil C51程序設計中幾種精確延時方法

　　把P1.0接入示波器，運行上面的程序，可以看到P1.0輸出的波形為周期是3 ms的方波。其中，高電平為2 ms，低電平為1 ms，即for循環結構“for(j=0;j124;j++) {;}”的執行時間為1 ms。通過改變循環次數，可得到不同時間的延時。當然，也可以不用for循環而用別的語句實現延時。這里討論的只是確定延時的方法。

2.4 使用反匯編工具計算延時時間

　　對于不熟悉示波器的開發人員可用Keil C51中的反匯編工具計算延時時間，在反匯編窗口中可用源程序和匯編程序的混合代碼或匯編代碼顯示目標應用程序。為了說明這種方法，還使用“for (i=0;iDlyT;i++) {;}”。在程序中加入這一循環結構，首先選擇build taget，然后單擊start/stop debug session按鈕進入程序調試窗口，最后打開Disassembly window，找出與這部分循環結構相對應的匯編代碼，具體如下：

　　C:0x000FE4CLRA//1T
　　C:0x0010FEMOVR6,A//1T
　　C:0x0011EEMOVA,R6//1T
　　C:0x0012C3CLRC//1T
　　C:0x00139FSUBBA,DlyT //1T
　　C:0x00145003JNCC:0019//2T
　　C:0x00160E INCR6//1T
　　C:0x001780F8SJMPC:0011//2T

　　可以看出，0x000F～0x0017一共8條語句，分析語句可以發現并不是每條語句都執行DlyT次。核心循環只有0x0011~0x0017共6條語句，總共8個機器周期，第1次循環先執行“CLR A”和“MOV R6，A”兩條語句，需要2個機器周期，每循環1次需要8個機器周期，但最后1次循環需要5個機器周期。DlyT次核心循環語句消耗（2+DlyT×8+5）個機器周期，當系統采用12 MHz時，精度為7 μs。

　　當采用while (DlyT--)循環體時，DlyT的值存放在R7中。相對應的匯編代碼如下：

　　C:0x000FAE07MOVR6, R7//1T
　　C:0x00111F DECR7//1T
　　C:0x0012EE MOVA,R6//1T
　　C:0x001370FAJNZC:000F//2T

　　循環語句執行的時間為（DlyT+1）×5個機器周期，即這種循環結構的延時精度為5 μs。

　　通過實驗發現，如將while (DlyT--)改為while (--DlyT)，經過反匯編后得到如下代碼：

　　C:0x0014DFFE DJNZR7,C:0014//2T

　　可以看出，這時代碼只有1句，共占用2個機器周期，精度達到2 μs，循環體耗時DlyT×2個機器周期；但這時應該注意，DlyT初始值不能為0。

　　這3種循環結構的延時與循環次數的關系如表1所列。

表1 循環次數與延時時間關系單位：μs

　　注意：計算時間時還應加上函數調用和函數返回各2個機器周期時間。

2.5使用性能分析器計算延時時間

　　很多C程序員可能對匯編語言不太熟悉，特別是每個指令執行的時間是很難記憶的，因此，再給出一種使用Keil C51的性能分析器計算延時時間的方法。這里還以前面介紹的for (i=0;i124;i++)結構為例。使用這種方法時，必須先設置系統所用的晶振頻率，選擇Options for target中的target選項，在Xtal(MHz)中填入所用晶振的頻率。將程序編譯后，分別在_point = 1和T_point = 0處設置兩個運行斷點。選擇start/stop debug session按鈕進入程序調試窗口，分別打開Performance Analyzer window和Disassembly window。運行程序前，要首先將程序復位，計時器清零；然后按F5鍵運行程序，從程序效率評估窗口的下部分可以看到程序到了第一個斷點，也就是所要算的程序段的開始處，用了389 μs；再按F5鍵，程序到了第2個斷點處也就是所要算的程序段的結束處，此時時間為1 386 μs。最后用結束處的時間減去開始處時間，就得到循環程序段所占用的時間為997 μs。

　　當然也可以不用打開Performance Analyzer window，這時觀察左邊工具欄秒（SEC）項。全速運行時，時間不變，只有當程序運行到斷點處，才顯示運行所用的時間。

3 總結

　　本文介紹了多種實現并計算延時程序執行時間的方法。使用定時器進行延時是最佳的選擇，可以提高MCU工作效率，在無法使用定時器而又需要實現比較精確的延時時，后面介紹的幾種方法可以實現不等時間的延時： 使用自定義頭文件的優點是，可實現任意時間長短的延時，并減少主程序的代碼長度，便于對程序的閱讀理解和維護。編寫延時程序是一項很麻煩的任務，可能需要多次修改才能滿足要求。掌握延時程序的編寫，能夠使程序準確得以執行，這對項目開發有著重要的意義。本文所討論的幾種方法，都是來源于實際項目的開發經驗，有著很好的實用性和適應性。