单片机C语言延时分析

标准的C语言中没有空语句。但在单片机的C语言编程中，经常需要用几个空指令产生短延时的效果。这在汇编语言中很容易实现，写几个nop就行了。

在keil C51中，直接调用库函数：

#include // 声明了void _nop_(void);

_nop_(); // 产生一条NOP指令

作用：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。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。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。

扩展阅读：单片机延时方法总结