51单片机 Keil C 延时程序的简单研究

在51单片机开发中，常常需要对时间进行精确控制，例如在驱动某些设备或者进行定时任务时。本文将探讨51单片机在使用Keil C编译器时如何编写延时程序，以及其背后的原理和精度问题。 51单片机采用的晶振频率一般为12MHz，这意味着每条指令的执行周期为1us。在汇编语言中，可以通过简单的计数循环来实现微秒级别的延时。例如，要延时20us，可以编写如下的汇编代码： ```assembly mov r0, #09h loop: djnz r0, loop ``` 这段代码利用DJNZ指令，将R0中的数值减1并判断是否为零，如果不为零则继续执行循环。由于每个DJNZ指令需要2个机器周期，而R0中的初始值（#09h）减去2个周期（用于MOV和DJNZ指令自身）后，剩下的循环次数正好对应于20us的延时。这种方法灵活且精度较高，适用于短时间、高精度的延时需求。 然而，当使用Keil C编译器时，情况变得复杂。C语言的抽象特性使得编译器生成的汇编代码难以预测，从而影响了延时的精度。常见的C语言延时函数如以下所示： ```c void delay2(unsigned char i) { for(; i != 0; i--); } ``` 编译这段代码后，可以看到实际的汇编代码包含额外的指令，导致总的延时时间远大于预期。对于这个简单的循环，即使是空循环，也会因为函数调用和返回指令产生额外的延迟。例如，调用函数需要2个时钟周期的LCALL指令，返回需要1个时钟周期的RET指令。因此，即使只延迟1个单位，总的时间也至少为6us，而不考虑循环体内的指令执行时间。 如果尝试通过增加变量`a`来优化上述代码： ```c void delay2(unsigned char i) { unsigned char a; for(a = i; a != 0; a--); } ``` 虽然直观上可能会认为这样会增加更多的指令，但实际上编译器可能会对这种优化进行处理，生成的汇编代码可能与原始版本相似，仍然无法避免函数调用带来的额外延迟。 为了在Keil C中实现更精确的延时，可以使用定时器或中断，但这通常涉及到更复杂的编程技巧，例如配置定时器寄存器，设置预分频器等。此外，也可以使用查表法或计算浮点数的方法来近似实现精确的延时，但这将增加代码的复杂性和存储需求。 在51单片机的Keil C编程中，实现精确的微秒级延时并不像汇编语言那样直观和简单。需要综合考虑编译器优化、指令执行时间和函数调用开销等因素。对于要求不那么严格的延时，可以直接使用C语言的循环结构；对于需要高精度的延时，可能需要借助硬件定时器或者更高级的编程技术。