单片机中延时算法和nop函数的使用

单片机c语言中nop函数的使用方法和延时计算

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<intrins.h> // 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。

-----------------------------------------------------------------------------------------

采用软件定时的计算方法

利用指令执行周期设定，以下为一段延时程序：
指令 周期
MOV 1
DJNZ 2
NOP 1
采用循环方式定时，有程序：
MOV R5,#TIME2 ;周期1
LOOP1: MOV R6,#TIME1 ; 1
LOOP2: NOP ; 1
NOP ; 1
DJNZ R6,LOOP2 ; 2
DJNZ R5,LOOP1 ; 2
定时数=(TIME1*4+2+1)*TIM2*2+4

刚刚又学了一条，用_nop_();时记得加上#include <intrins.h> 头文件

如：
//==================
#include <intrins.h> //包含库函数
......
......
//============
......
......
_nop_(); //引用库函数

敬礼。
我一直都是借助仿真软件编。一点一点试时间。

C语言最大的缺点就是实时性差,我在网上到看了一些关于延时的讨论,其中有篇文章

51单片机 Keil C 延时程序的简单研究,作者：InfiniteSpace Studio/isjfk

写得不错,他是用while(--i);产生DJNZ 来实现精确延时,后来有人说如果while里面不能放其它语句,否则也不行,用do-while就可以,具体怎样我没有去试.所有这些都没有给出具体的实例程序来.还看到一些延时的例子多多少少总
有点延时差.为此

我用for循环写了几个延时的子程序贴上来,希望能对初学者有所帮助.(晶振12MHz,一个机器周期1us.)

一. 500ms延时子程序

程序:

void delay500ms(void)

{

unsigned char i,j,k;

for(i=15;i>0;i--)

for(j=202;j>0;j--)

for(k=81;k>0;k--);

}

产生的汇编:

C:0x0800 7F0F MOV R7,#0x0F

C:0x0802 7ECA MOV R6,#0xCA

C:0x0804 7D51 MOV R5,#0x51

C:0x0806 DDFE DJNZ R5,C:0806

C:0x0808 DEFA DJNZ R6,C:0804

C:0x080A DFF6 DJNZ R7,C:0802

C:0x080C 22 RET

计算分析:

程序共有三层循环

一层循环n:R5*2 = 81*2 = 162us DJNZ 2us

二层循环m:R6*(n+3) = 202*165 = 33330us DJNZ 2us + R5赋值 1us = 3us

三层循环: R7*(m+3) = 15*33333 = 499995us DJNZ 2us + R6赋值 1us = 3us

循环外: 5us 子程序调用 2us + 子程序返回 2us + R7赋值 1us = 5us

延时总时间 = 三层循环 + 循环外 = 499995+5 = 500000us =500ms

计算公式:延时时间=[(2*R5+3)*R6+3]*R7+5

二. 200ms延时子程序

程序:

void delay200ms(void)

{

unsigned char i,j,k;

for(i=5;i>0;i--)

for(j=132;j>0;j--)

for(k=150;k>0;k--);

}

产生的汇编

C:0x0800 7F05 MOV R7,#0x05

C:0x0802 7E84 MOV R6,#0x84

C:0x0804 7D96 MOV R5,#0x96

C:0x0806 DDFE DJNZ R5,C:0806

C:0x0808 DEFA DJNZ R6,C:0804

C:0x080A DFF6 DJNZ R7,C:0802

C:0x080C 22 RET

三. 10ms延时子程序

程序:

void delay10ms(void)

{

unsigned char i,j,k;

for(i=5;i>0;i--)

for(j=4;j>0;j--)

for(k=248;k>0;k--);

}

产生的汇编

C:0x0800 7F05 MOV R7,#0x05

C:0x0802 7E04 MOV R6,#0x04

C:0x0804 7DF8 MOV R5,#0xF8

C:0x0806 DDFE DJNZ R5,C:0806

C:0x0808 DEFA DJNZ R6,C:0804

C:0x080A DFF6 DJNZ R7,C:0802

C:0x080C 22 RET

四. 1s延时子程序

程序:

void delay1s(void)

{

unsigned char h,i,j,k;

for(h=5;h>0;h--)

for(i=4;i>0;i--)

for(j=116;j>0;j--)

for(k=214;k>0;k--);

}

产生的汇编

C:0x0800 7F05 MOV R7,#0x05

C:0x0802 7E04 MOV R6,#0x04

C:0x0804 7D74 MOV R5,#0x74

C:0x0806 7CD6 MOV R4,#0xD6

C:0x0808 DCFE DJNZ R4,C:0808

C:0x080A DDFA DJNZ R5,C:0806

C:0x080C DEF6 DJNZ R6,C:0804

C:0x080E DFF2 DJNZ R7,C:0802

C:0x0810 22 RET

在精确延时的计算当中,最容易让人忽略的是计算循环外的那部分延时,在对时间要求不高的场合,这部分对程序不会造
成影响.