原创 用C51编写单片机延时函数

参考了51单片机 Keil C 延时程序的简单研究，自己也亲身测试和计算了一些已有的延时函数。

这里假定单片机是时钟频率为12MHz，则一个机器周期为：1us.
参考了51单片机 Keil C 延时程序的简单研究后，我们可知道， 在Keil C中获得最为准确的延时函数将是

反汇编代码如下：

执行DJNZ指令需要2个机器周期，RET指令同样需要2个机器周期，根据输入t，在不计算调用delay()所需时间的情况下，具体时间延时如下：

t	Delay Time (us)
1	2×1+2 ＝4
2	2×2＋2＝6
N	2×N＋2＝2(N＋1)

当在main函数中调用delay(1)时， 进行反汇编如下：

调用delay()时，多执行了两条指令，其中MOV R, #data需要1个机器周期，LJMP需要2个机器周期，即调用delay()需要3us.

Keil C仿真截图与计算过程:



加上调用时间，准确的计算时间延时与Keil C仿真对比如下：(可见,仿真结果和计算结果是很接近的)

t	Delay Time (us)	仿真11.0592Mhz时钟(us)
1	3＋2×1+2 ＝7 | 7.7(实际)	7.60
2	3＋2×2＋2＝9 | 9.9	9.76
N	3＋2×N＋2＝2N＋5 | (2N+5)*1.1	/
3	11 | 12.1	11.94
15	35 | 38.5	37.98
100	205 | 225.5	222.44
255	515 | 566.5	558.81

也就是说，这个延时函数的精度为2us，最小的时间延时为7us，最大的时间延时为3+255×2＋2＝515us.  
实际中使用11.0592MHz的时钟，这个延时函数的精度将为2.2us，最小时间延时为7.7us, 最大时间延时为566.5us.
这个时间延时函数，对于与DS18B20进行单总线通信，已经足够准确了。

现在，我们将时钟换成11.0592MHz这个实际用到的频率，每个机器周期约为1.1us.
现在让我们来分析一下这个之前用过的延时函数：


它的反汇编代码如下：

分析: T表示一个机器周期(调用时间相对于这个ms级的延时来说，可忽略不计)


对于delayMs(1), 执行到第7行就跳到21行, 共需时12T, 即13.2us
对于delayMs(2), 需时9T＋13T＋124×10T＋7T＋12T ＝ 9T＋13T＋1240T＋7T＋12T ＝1281T ＝1409.1us.
对于delayMs(3), 需时9T×(3-1)＋(13T＋124×10T＋7T)×(3-1)＋12T 
                                ＝1269T×(3-1)＋12T＝2550T＝2805us.
对于delayMs(N),N>1, 需时1269T×(N－1)＋12T = 1269NT－1257T＝(1395.9N-1382.7)us.

利用Keil C仿真delayMs(1) = 0.00166558s = 1.67ms 截图如下:




由分析可知具体的计算延时时间与Keil C仿真延时对比如下：

i	Time Delay	仿真延时
1	13.2us	1.67ms
2	1409.1us	3.31ms
3	2805us	4.96ms
N	(1395.9N－1382.7)us
10	12.6ms	16.50ms
20	26.5ms	32.98ms
30	40.5ms	49.46ms
50	68.4ms	82.43ms
100	138.2ms	164.84ms
200	277.8ms	329.56ms
500	696.6ms	824.13ms
1000	1394.5ms	1648.54ms
1500	2092.5ms	2472.34ms
2000	2790.4ms	3296.47ms
5	5.6ms	8.26ms
73	100.5ms	120.34ms
720	1003.7ms = 1s	1186.74ms

计算delayMs(10)得到延时时间为：12576.3us约等于12.6ms，接近我们认为的10ms。

计算结果和仿真结果只要delayMs(1)有很大出入, 其它都接近, 在接受范围内. 

经过以上分析，可见用C语言来做延时并不是不太准确，只是不容易做到非常准确而已，若有一句语句变了，延时时间很可能会不同，因为编译程序生成的汇编指令很可能不同。