51单片机延时函数设计

际算出来的量是延时 0.105664 秒，差 2 个机器周期。这个差值被表示为以 机器周期为单位的量显示出来，在本例是-2。那么，先按照延时 0.105664 秒编写程序，然后紧跟着添加 2 个 nop 就 OK 了。 3. 如果差值是正的怎么办？例如延时 0.123458 秒，实际算出来的量是延时 0.123460 微秒，总不能减去 2 个 nop 吧。答：你可以这样，把延时迟数值稍 微改小一些，比如 0.123456，那样的话，计算出来的差值是零，然后再添加 2 个 nop 就 OK 了。 4. 太大或者太小的延时时间怎么办？答：如果延时 6 个时钟周期，直接写 6 个 nop 不是更好吗。如果延时 100 秒，可以每次延时 10 秒，分 10 次调用。貌 似延时 100 秒也没有必要精确到一个机器周期的样子。 5. 如果差值是-10000，岂不是要写 10000 个 nop 吗？答：你好笨，汉字一写一 划，二写二划，三写三划，这么说万字要写 10000 划了吗？如果差 10000 个， 可以再搞一个延时 10000 的延时调用不就行了，大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米， 虾米喝海水吗，大事化小，小事化无。再说了，貌似这个计算程序不会弄出 10000 来的。 第三步：嵌入 C 程序中。 上面是汇编的代码，用 C 直接写精确的延时程序是不可能的，只能混合编程， 把汇编程序嵌入进去。当然代码要做一些变化以适应 C 语言的语法。程序需要 6 个内存空间用来保存变量，像下面这样，在 main 之前：
#pragma asm DELAY000: mov DelayCounterOuter, DelayConstantOuter DELAY001: mov DelayCounterMiddle,DelayConstantMiddle DELAY002: mov DelayCounterInner, DelayConstantInner DELAY003: djnz DelayCounterInner, DELAY003 djnz DelayCounterMiddle,DELAY002 djnz DelayCounterOuter, DELAY001 #pragma endasm }
天津工业大学信息与通信工程学院 宋培林
延时函数是最经常被使用的一种子程序，可以用空循环来做，也可以使用基
于定时器的中断来做。两种方法各有优缺点，各自适用不同的应用场合。以下讲
解我设计的可以精确到一个时钟周期的延时函数。注意，时间单位是机器周期，
不是具体的多少多少毫秒、微秒等。
第一步：汇编实现。资源开销：需要 3 个寄存器和 3 个内存单元。
58:
unsigned char = 0;
C:0x11A5 E4
CLR
A
C:0x11A6 FF
MOV
R7,A
59:
unsigned char j = 0;
60:
for(i = 0;i < 29;i++)
61:
{
62:
for(j = 0;j < 62;j++)
C:0x11A7 E4
CLR
A
C:0x11A8 FE
代码太复杂我搞不定它的规律；一层的话又嫌延时时间短，两层折中一下。
2. 变量 i 和 j 必须从 0 开始，到小于某个数值为止（即 for 语句里面的那个数
字，不能带上等于号）。
那么变量 i 和 j 的初始值如何得到呢？参看图 2，选择纯 C 模式，接下来的 使用方法与前面类似，只不过这次只有两层循环变量：中间层计数初始值旁边的 那个数字对应 i，最内层计数初始值旁边的那个数字对应 j，最外层计数初始值 旁边的那个数字无意义。
注意#0XXh 不能是#0h。那么前 3 行就是赋值，第 4 行是调用，包括前 3 行代码
在内，上面的程序一共运行了多少个机器周期呢？
[(2*delayr7+2+2)*delayr6+2+2]*delayr5+2+2+2+2+2+2 假定要延时 100 个机器周期的时间，那么把循环初始数值算好，给 delayr5、
汇编程序最开始，应该定义好 delayr5、delayr6 和 delayr7，比如像下面这样：
示例代码 1：
delayr5 data 30h
delayr6 data 31h
delayr7 data 32h
也就是说，delayr5 占据了地址编号为 30h 的内部 RAM，delayr6 占据了地址编
寄存器用来循环计数，内存单元用来保存循环次数的初始数值。假定寄存器
使用 r5、r6 和 r7，对应的内存单元用标号记为 delayr5、delayr6 和 delayr7。
使用 3 个寄存器和 3 个内存单元就是要做 3 层嵌套循环，r5 和 delayr5 用于控
制最外层，r6 和 delayr6 用于控制中间层，r7 和 delayr7 用于控制最内层。在
还要提醒你：以上只是 C 代码转变为汇编代码的典型实现。如果你的程序比 较复杂，那么可能内部 BANK0 的 8 个寄存器不够用，会切换 BANK，那么代码就 不一定是上面那个。这样的话，这个程序就不精确了。
图2
delayr6 和 delayr7 赋值就行了，也就是替换示例代码 3 中的那些#0XXh。计算 初始值可不是一个简单的活，我设计了一个 VC 程序，用于计算这些数值。 第二步：如何得到循环次数的初始数值。
程序界面如图 1 所示。
图1 1. 以 Hz 为单位设定晶振频率（只能输入数字，不要输入“Hz” ）。 2. 像 AT89C51 这种芯片，一个机器周期包括 12 个时钟周期，那么要把 12 这个
如下的调用顺序：
示例代码 3：
;之前的其它代码
mov delayr5,#0XXh ;赋初始值，2 个机器周期
mov delayr6,#0XXh ;赋初始值，2 个机器周期
mov delayr7,#0XXh ;赋初始值，2 个机器周期
lcall DELAY
;2 个机器周期
;之后的其它代码
在示例代码 3 中，#0XXh 代表某些合适的数值（后面再说如何得到这些数值），
示例代码 4： unsigned char data DelayConstantInner = 0;//内层延时时间初值 unsigned char data DelayConstantMiddle = 0;//中层延时时间初值 unsigned char data DelayConstantOuter = 0;//外层延时时间初值 unsigned char data DelayCounterInner = 0;//内层延时计数器 unsigned char data DelayCounterMiddle = 0;//中层延时计数器 unsigned char data DelayCounterOuter = 0;//外层延时计数器 声明延时子程序，如果这个子程序被放在 main 之前，那么声明与实现可以 一起做，如下： 示例代码 5： void TimeDelay() {
96:
}
97:
C:0x11B3 22
RET
示例代码 7 一共运行多长时间呢？[4×j + 6] ×i + 6（单位机器周期）。
这个时间包括示例代码 7 全部代码行运行时间（从隐含的 LCALL 算起，直到隐含
的 RET 指令。）。注意：
1. 只能有两层嵌套循环，变量 i（外层）和 j（内层）。三层以上，编译出来的
为了保持精确性和与汇编的兼容性，应该这样调用： 示例代码 6 DelayConstantInner = XXX; DelayConstantMiddle = XXX; DelayConstantOuter = XXX; TimeDelay()
这样，生成的汇编代码与上面的纯汇编写法完全一致。XXX 的最小值是 1， 最大值是 255，切记不能为 0。
我找到了解决之道，参看示例代码 7。
示例代码 7
unsigned char i = 0;
unsigned char j = 0;
for(i = 0;i < 29;i++)
{
for(j = 0;j < 62;j++)
{
_nop_();
}
_nop_();
}
编译器做出来的代码类似如下格式（蓝色行是汇编代码，红色行是 C 源代码）：
号为 31h 的内部 RAM，delayr7 占据了地址编号为 32h 的内部 RAM。具体的地址
根据程序需要自行修改。好了，现在看一下延时函数的设计：
示例代码 2：
DELAY:
mov r5,delayr5 ;2 个机器周期
DELAY1:
mov r6,delayr6 ;2 个机器周期
DELAY2:
mov r7,delayr7 ;2 个机器周期
MOV
R6,A
63:
{
64:
_nop_();
C:0x11A9 00
NOP
65:
}
C:0x11AA 0E
INC
R6
C:0x11AB BE3EFB CJNE R6,#0x3E,C:11A9
66:
_nop_();
C:0x11AE 00
NOP
67:
}
C:0x11AF 0F
INC
R7
C:0x11B0 BF1DF4 CJNE R7,#0x1D,C:11A7
DELAY3:
djnz r7,DELAY3 ;2 个机器周期
djnz r6,DELAY2 ;2 个机器周期
djnz r5,DELAY1 ;2 个机器周期
ret
;2 个机器周期