C51設計中幾種精確延時方法
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實現(xiàn)延時通常有兩種方法：一種是硬件延時，要用到定時器/計數器，這種方法可以提高CPU的工作效率，也能做到精確延時；另一種是軟件延時，這種方法主要采用循環(huán)體進行。
1 使用定時器/計數器實現(xiàn)精確延時
單片機系統(tǒng)一般常選用11.059 2 MHz、12 MHz或6 MHz晶振。第一種更容易產生各種標準的波特率，后兩種的一個機器周期分別為1 μs和2 μs，便于精確延時。本程序中假設使用頻率為12 MHz的晶振。最長的延時時間可達216=65 536 μs。若定時器工作在方式2，則可實現(xiàn)極短時間的精確延時；如使用其他定時方式，則要考慮重裝定時初值的時間（重裝定時器初值占用2個機器周期）。
在實際應用中，定時常采用中斷方式，如進行適當的循環(huán)可實現(xiàn)幾秒甚至更長時間的延時。使用定時器/計數器延時從程序的執(zhí)行效率和穩(wěn)定性兩方面考慮都是最佳的方案。但應該注意，C51編寫的中斷服務程序編譯后會自動加上PUSH ACC、PUSH PSW、POP PSW和POP ACC語句，執(zhí)行時占用了4個機器周期；如程序中還有計數值加1語句，則又會占用1個機器周期。這些語句所消耗的時間在計算定時初值時要考慮進去，從初值中減去以達到最小誤差的目的。
2 軟件延時與時間計算
在很多情況下，定時器/計數器經常被用作其他用途，這時候就只能用軟件方法延時。下面介紹幾種軟件延時的方法。
2.1 短暫延時
可以在C文件中通過使用帶_NOP_( )語句的函數實現(xiàn)，定義一系列不同的延時函數，如Delay10us( )、Delay25us( )、Delay40us( )等存放在一個自定義的C文件中，需要時在主程序中直接調用。如延時10 μs的延時函數可編寫如下：
Delay10us( )函數中共用了6個_NOP_( )語句，每個語句執(zhí)行時間為1 μs。主函數調用Delay10us( )時，先執(zhí)行一個LCALL指令（2 μs），然后執(zhí)行6個_NOP_( )語句（6 μs），最后執(zhí)行了一個RET指令（2 μs），所以執(zhí)行上述函數時共需要10 μs?？梢园堰@一函數當作基本延時函數，在其他函數中調用，即嵌套調用[4]，以實現(xiàn)較長時間的延時；但需要注意，如在Delay40us( )中直接調用4次Delay10us( )函數，得到的延時時間將是42 μs，而不是40 μs。這是因為執(zhí)行Delay40us( )時，先執(zhí)行了一次LCALL指令（2 μs），然后開始執(zhí)行第一個Delay10us( )，執(zhí)行完最后一個Delay10us( )時，直接返回到主程序。依此類推，如果是兩層嵌套調用，如在Delay80us( )中兩次調用Delay40us( )，則也要先執(zhí)行一次LCALL指令（2 μs），然后執(zhí)行兩次Delay40us( )函數（84 μs），所以，實際延時時間為86 μs。簡言之，只有最內層的函數執(zhí)行RET指令。該指令直接返回到上級函數或主函數。如在Delay80μs( )中直接調用8次Delay10us( )，此時的延時時間為82 μs。通過修改基本延時函數和適當的組合調用，上述方法可以實現(xiàn)不同時間的延時。
2.2 在C51中嵌套匯編程序段實現(xiàn)延時
在C51中通過預處理指令#pragma asm和#pragma endasm可以嵌套匯編語言語句。用戶編寫的匯編語言緊跟在#pragma asm之后，在#pragma endasm之前結束。
如：#pragma asm
…
匯編語言程序段
…
#pragma endasm
延時函數可設置入口參數，可將參數定義為unsigned char、int或long型。根據參數與返回值的傳遞規(guī)則，這時參數和函數返回值位于R7、R7R6、R7R6R5中。在應用時應注意以下幾點：
◆ #pragma asm、#pragma endasm不允許嵌套使用；
◆ 在程序的開頭應加上預處理指令#pragma asm，在該指令之前只能有注釋或其他預處理指令；
◆ 當使用asm語句時，編譯系統(tǒng)并不輸出目標模塊，而只輸出匯編源文件；
◆ asm只能用小寫字母，如果把asm寫成大寫，編譯系統(tǒng)就把它作為普通變量；
◆ #pragma asm、#pragma endasm和 asm只能在函數內使用。
將匯編語言與C51結合起來，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，無疑是單片機開發(fā)人員的最佳選擇。
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