51單片機延時(shí)程序的設計方法

應用單片機的時(shí)候，經(jīng)常會(huì )遇到需要短時(shí)間延時(shí)的情況。需要的延時(shí)時(shí)間很短，一般都是幾十到幾百微妙(us)。有時(shí)候還需要很高的精度，比如用單片機驅動(dòng) DS18B20的時(shí)候，誤差容許的范圍在十幾u(yù)s以?xún)?，不然很容易出錯。這種情況下，用計時(shí)器往往有點(diǎn)小題大做。而在極端的情況下，計時(shí)器甚至已經(jīng)全部派上了別的用途。這時(shí)就需要我們另想別的辦法了。
以前用匯編語(yǔ)言寫(xiě)單片機程序的時(shí)候，這個(gè)問(wèn)題還是相對容易解決的。比如用的是12MHz晶振的51，打算延時(shí)20us，只要用下面的代碼，就可以滿(mǎn)足一般的需要：
mov r0, #09h
loop: djnz r0, loop
51 單片機的指令周期是晶振頻率的1/12，也就是1us一個(gè)周期。mov r0, #09h需要2個(gè)極其周期，djnz也需要2個(gè)極其周期。那么存在r0里的數就是(20-2)/2。用這種方法，可以非常方便的實(shí)現256us以下時(shí)間的延時(shí)。如果需要更長(cháng)時(shí)間，可以使用兩層嵌套。而且精度可以達到2us，一般來(lái)說(shuō)，這已經(jīng)足夠了。
現在，應用更廣泛的毫無(wú)疑問(wèn)是Keil的 C編譯器。相對匯編來(lái)說(shuō)，C固然有很多優(yōu)點(diǎn)，比如程序易維護，便于理解，適合大的項目。但缺點(diǎn)（我覺(jué)得這是C的唯一一個(gè)缺點(diǎn)了）就是實(shí)時(shí)性沒(méi)有保證，無(wú)法預測代碼執行的指令周期。因而在實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)合，還需要匯編和C的聯(lián)合應用。但是是不是這樣一個(gè)延時(shí)程序，也需要用匯編來(lái)實(shí)現呢？為了找到這個(gè)答案，我做了一個(gè)實(shí)驗。
用C語(yǔ)言實(shí)現延時(shí)程序，首先想到的就是C常用的循環(huán)語(yǔ)句。下面這段代碼是我經(jīng)常在網(wǎng)上看到的：
void delay2(unsigned char i)
{
for(; i != 0; i--);
}
到底這段代碼能達到多高的精度呢？為了直接衡量這段代碼的效果，我把 Keil C 根據這段代碼產(chǎn)生的匯編代碼找了出來(lái)：
; FUNCTION _delay2 (BEGIN)
; SOURCE LINE # 18
;---- Variable i assigned to Register R7 ----
; SOURCE LINE # 19
; SOURCE LINE # 20
0000 ?C0007:
0000 EF MOV A,R7
0001 6003 JZ ?C0010
0003 1F DEC R7
0004 80FA SJMP ?C0007
; SOURCE LINE # 21
0006 ?C0010:
0006 22 RET
; FUNCTION _delay2 (END)
真是不看不知道~~~一看才知道這個(gè)延時(shí)程序是多么的不準點(diǎn)~~~光看主要的那四條語(yǔ)句，就需要6個(gè)機器周期。也就是說(shuō)，它的精度頂多也就是6us而已，這還沒(méi)算上一條 lcall 和一條 ret。如果我們把調用函數時(shí)賦的i值根延時(shí)長(cháng)度列一個(gè)表的話(huà)，就是：
i delay time/us
0 6
1 12
2 18
...
因為函數的調用需要2個(gè)時(shí)鐘周期的lcall，所以delay time比從函數代碼的執行時(shí)間多2。順便提一下，有的朋友寫(xiě)的是這樣的代碼：
void delay2(unsigned char i)
{
unsigned char a;
for(a = i; a != 0; a--);
}
可能有人認為這會(huì )生成更長(cháng)的匯編代碼來(lái)，但是事實(shí)證明：
; FUNCTION _delay2 (BEGIN)
; SOURCE LINE # 18
;---- Variable i assigned to Register R7 ----
; SOURCE LINE # 19
; SOURCE LINE # 21
;---- Variable a assigned to Register R7 ----
0000 ?C0007:
0000 EF MOV A,R7
0001 6003 JZ ?C0010
0003 1F DEC R7
0004 80FA SJMP ?C0007
; SOURCE LINE # 22
0006 ?C0010:
0006 22 RET
; FUNCTION _delay2 (END)