技术标签: c语言比用delay更好的延时
本文是讲座《单片机C 语言程序设计》的结束篇,为了帮助大家更好地掌握前面所学的知识,我们将归纳性地介绍初学者用C 语言编辑PIC 单片机实用程序时应具备的思维方法和基本知识,并通过下面的实例进行一次小结,以期对大家今后深入学习PIC 单片机C 语言程序设计有所帮助。
十六、PIC单片机C语言程序的组成
一个完整的PIC 单片机C 语言源程序应包括:包含头文件、变量定义、常量说明、函数定义、主函数main( )、若干个其他功能函数、各种功能C 语句,以及已定义的函数和函数体、注释等部分组成。
说明:对PIC 单片机中级或中级以下的产品,其头文件是#include和#include; 对高级产品,如PIC18F452 器件,其头文件是#include和#include< pic18fxx2.h>。
C 程序的运行,总是从主函数main( ) 开始(可以通过模拟仿真直接观察到),由主函数调用其他函数,其他函数也可互相调用, 如此运行工作。而C 语句,又可按其执行方式的不同而分为顺序结构、选择结构和循环结构等。这里的顺序结构, 是指程序按语句的顺序逐条执行;选择结构, 是指程序根据相关条件选择的执行顺序; 循环结构, 是指程序根据某条件的存在执行一段程序,直到条件消失为止,若该条件永远存在,就形成无限循环。
1. 延时函数的三种表达式
用汇编语言编辑一个较大的PIC 单片机程序时,一般分为多个程序模块,每个模块的子程序实现一个特定的功能。而用C 语言编辑该程序时,模块的功能是用函数实现的,即函数相当于汇编语言的子程序。下面我们以延时函数应用的实例,来说明PIC 单片机C 语言程序的基本组成格式。
延时函数是PIC 单片机源程序中出现频率较高的函数,而且具有相同功能的延时函数也有多种形式,我们选择常用的三种延时函数进行讨论。
所引用的三种延时函数都是由循环控制语句——while、do_while 和for 等实现的。
(1)带形式参数的由for 语句组成的延时函数。
void delay(unsigned int k)
{
unsigned int i, j;
fir(i=0;i<=81;i++)
fir(j=0;j<=k;j++)
cONtinue;
}
该延时函数由两个for 语句组成,第一个for语句中的81 是笔者设置的常数(可任意设定),用于使延时值增加; 第二个for 语句中的k 是在程序中主函数main( ) 调用delay(k) 时,由用户给定的值,k 值不同,延时时间就不等, 所以该延时函数可在一个C 程序中实现不同的多个延时量,显然比汇编语言延时子程序简单多了。在延时量要求较短时, 该延时函数种的两个for 语句的功能可用一个for 语句来实现。
(2)带形式参数的由while 循环语句组成的延时函数。
Void deley(unsigned long int k)
{
Unsigned long int d=k;
While(--d)
{;
}
{
此延时函数简单、容易记忆。使用时,在程序中主函数main( ) 调用delay(k) 时,由用户给定不同的k 值,亦可实现多种延时值。
(3)带形式参数的由do-while 语句组成的延时函数。
Void delay(unsigned long int k)
{
Unsigned int long j=o;
do {
j++;
}
While(j < =k);
j=o;
}
该延时函数简单易记。使用时,在程序中主函数main( ) 调用delay(k) 时,由用户给定不同的k 值,即可实现多种延时值。
需要说明的是,上述由while 循环语句和由do-while 语句组成的延时函数中的形式参数,不一定用长整型(long ink)。
⒉ 电路功能相同形式不同的四种C 程序
下面介绍利用PIC16F84A 单片机的PORTB端口外接的8 只LED, 采用四种C 程序控制端口的LED 灯,来说明编辑C 语言程序时的基本格式及其灵活性。电路参见《电子制作》2009 年9期《单片机C 语言程序设计(1)》一文中的图1,程序流程如图64 所示,采用的是无限循环工作方式。
图64
(1)C 程序一,文件名为pic09.c, 清单如下:
#include // 头文件
void delay(unsigned long int K)
// 延时函数开始
{
unsigned int long j=0;
// 说明语句
do
// 由do-while 组成的延时执行语句
{
j++;
}
while(j<=K);
j=0;
}
main( ) // 主函数开始
{
TRISB=0x00;
// 设置PORTB 口全为输出
INTCON=0x00; // 关闭所有中断
PORTB=0x00; //RB 口先送低电平
while(1) // 永久循环开始
{
PORTB=0x55;
//RB 口外接LED 其1、3、5、7 点亮
delay(45000);
// 点亮的LED 延时1 秒后关闭
PORTB=0xAA;
//RB 口外接LED 其2、4、6、8 点亮
delay(98000);
// 点亮的LED 延时2 秒后关闭
PORTB=0xFF; //RB 口外接LED 全亮
delay(155000);
// 全亮的LED 延时3 秒后关闭
}
}[page]
说明:a. 上述程序中,延时函数带形式参数K,并由do-while 语句组成。
b. 主函数main() 调用delay(k) 时,其K 分别是45000(1 秒)、98000(2 秒)、和155000(3秒)。
c.LED 灯点亮时的无限循环,由while(1) 语句完成。
(2)C 程序二,文件名为pic10.c, 清单如下:
#include // 头文件
void delay( K ) // 延时函数
unsigned long int K;
// 形参数(k) 说明
{
unsigned long int d=K;
// 说明语句
while(--d)
// 由while 组成的延时执行语句
{;
}
}
main( ) // 主函数开始
{
TRISB=0x00
// 设置PORTB 口全为输出
INTCON=0x00; // 关闭所有中断
PORTB=0x00; //RB 口先送低电平
loop: // 语句标号(无限循环)
PORTB=0x55;
//RB 口外接LED 其1、3、5、7 点亮
delay(37000);
// 点亮的LED 延时1 秒后关闭
PORTB=0xAA;
//RB 口外接LED 其2、4、6、8 点亮
delay(74000 );
// 点亮的LED 延时2 秒后关闭
PORTB=0xFF; //RB 口外接LED 全亮
delay(111000);
// 全亮的LED 延时3 秒后关闭
goto loop; // 跳转到loop 处循环
}
说明:a. 上述程序中,延时函数带形参数k,且由while 语句组成。
b. 主函数main( ) 调用delay(k) 时,其k 分别是37000(1 秒)、74000(2 秒)和1110000(3 秒)。
c. LED 灯点亮时的无限循环,由goto 无条件转移执行语句完成。其中loop 为语句标号。对goto 语句使用时应慎重,在简单的C 程序中使用goto 语句是必要的,但编辑复杂的C 程序结构,会使程序的可读性变差。
(3) C 程序三,文件名为pic11.c, 清单如下:
#include // 头文件
unsigned int h; // 无符号的整型变量
void delay(unsigned long int M)
// 延时函数开始
{
unsigned int long i,j; // 说明语句
for(i=0;i<=81;i++)
// 由两个for 语句组成的
for(j=0;j<=M;j++) // 延时执行语句
continue; // 继续循环
}
main( ) // 主函数开始
{
TRISB=0x00;
// 设置PORTB 口全为输出
INTCON=0x00; // 关闭所有中断
PORTB=0x00; //RB 口先送低电平
h=0; // 给h 赋置0
do
// do-while 语句开始循环
{
PORTB=0x55;
//RB 口外接LED 其1、3、5、7 点亮
delay(500);
// 点亮的LED 延时1 秒后关闭
PORTB=0xAA;
//RB 口外接LED 其2、4、6、8 点亮
delay(1000);
// 点亮的LED 延时2 秒后关闭
PORTB=0xFF; // RB 口外接LED 全亮
delay(1500);
// 全亮的LED 延时3 秒后 关闭
h++; // h 自增量
}
while(h<=100); //h 自增不满足条件时
h=0; // 给h 赋值0
return; // 返回
}
说明:a. 上述程序中,延时函数带形参数M,并由二个for 语句组成(可以是多个for 语句或一个for 语句)。
b. 主函数main( ) 调用delay(M) 时,M 值分别是500(1 秒)、1000(2 秒)和1500(3 秒)。
c. LED 灯点亮时的无限循环由do_while 语句完成,其while(h < =100) 中的100 可任意选取大于0 的其他值。
(4)C 程序四,文件名为pic12.c,清单如下:
#include // 头文件
void delay(unsigned long int M)
// 延时函数开始
{
unsigned int long j; // 说明语句
for(j=0;j<=M;j++)
// 由一个for 语句组成的延时语句
continue; //for 条件满足继续循环
}
void light1( );
// 声明RB 口点LED 灯函数1
void light2( );
// 声明RB 口点LED 灯函数2
void light3( );
// 声明RB 口点LED 灯函数3
main( ) // 主函数开始
{
TRISB=0x00;
// 设置PORTB 口全为输出
INTCON=0x00; // 关闭所有中断
PORTB=0x00; //RB 口先送低电平
while(1) // 永久循环开始
{
light1( ); // 调用LED 灯函数
delay(45000); // 调用延时函数(1 秒)
light2( ); // 调用LED 灯函数2
delay(95000); // 调用延时函数(2 秒)
light3( ); // 调用LED 灯函数3
delay(145000); // 调用延时函数(3 秒)
}
}
void light1( ) //LED 灯函数1
{
PORTB=0x55;
// RB 口外接LED 其1、3、5、7 点亮
}
void light2( ) //LED 灯函数2
{
PORTB=0xAA;
//RB 口外接LED 其2、4、6、8 点亮
}
void light3( ) //LED 灯函数3
{
PORTB=0xFF; //RB 口外接LED 全亮
}
[page]说明:a. 上述程序中,延时函数带形参数M,并由一个for 语句组成的。
b. 主函数main( ) 调用delay(M) 时, 其M 值分别是45000(1 秒)、95000(2 秒) 和145000(3 秒)。
c. LED 灯点亮时的无限循环,由while 语句完成。
d. 上述程序都以LED 的各功能函数lightl();light2( );light3( ) 完成。程序运行时,由主函数main( ) 调用各LED 的功能函数和延时函数,此方法是编辑复杂C 程序所必备的。
3. PIC 单片机端口的位定义
PIC 单片机是一种系列产品, 其端口数和端口的位与具体型号有关。如PIC16F877 的端口有PORTA ~ PORTE, 端口的位不都是8位, 其PORTA 口只有6 位(RAO ~ RA5),PORTAB、BORTC 和PORTD 是8 位, 分别为RB0 ~ RB7、RC0 ~ RC7、RD0 ~ RD7。在编辑C 程序时,要访问上述端口的某个位,必须先把这一位的地址确定下来, 这可通过@add(address) 结构和bit 关键字来实现,其中@是地址标识符、add(address) 是绝对地址。利用上述地址符,可对PIC 单片机端口的位进行定义,尔后便可随意对端口的位进行访问。下面是对PIC16F84A 的PORTB 口进行位定义的语句:
# dafine PORTBIT ( add , bit ) ( ( unsigned )
(&add)*8+(bit))
Satic bit PORTB_0@PORTBIT(PORTB,0);//定义PORTB 的0 位
Satic bit PORTB_1@PORTBIT(PORTB,1)//定义PORTB 的1 位
……
Static bit PORTB_7@PORTBIT(PORTB,7);//定义PORTB 的7 位
其中“&”和”*”符号,在C 语言中是作为按位运算符用的,而8 是指8 位。在编辑PIC 单片机C 程序时,一旦某个端口,如PORTB,定义后, 其对应位(bit) 还可写成RBO、RB1、RB2、RB3…RB7, 以使程序代码简化。
有关端口位定义后的应用,还可参看《单片机C 语言程序设计(6)》一文中的程序pic06.c。
4. LED 数码显示函数的应用
下面以倒计数、倒计时C 程序实例, 说明LED 数码显示函数display(x) 的应用。
(1)硬件电路利用PIC16F84A 的4 位LED 数码显示电路( 参见《单片机C 语言程序设计(4)》一文中的图3、图4) 制作2 位数码管(另两位不用)的99 ~ 0 倒计数、倒计时显示。倒计数以秒为单位,倒计时以分为单位,只要有显示函数display(),其计数、计时程序的格式相同。
(2) 99 ~ 0(以分钟计)的C 源程序清单如下,程序名为pic13.c。
#include// 头文件
# define PORTAIT ( add , bit ) ( ( unsigned )
(&add)*8+(bit))
static bit PORT _ 2@ PORTAIT ( PORTA , 2 ) ;
//PORTA 口位定义
static bit PORT_3 @PORTAIT(PORTA,3);
static bit PORT_4 @PORTAIT(PORTA,4);
unsigned int x=0; // 无符号的整形变量
void delay(unsigned long int k )
// 延时函数开始
{
unsigned long int i; // 说明语句
for(i=0;i<=k;i++) //for 执行语句
continue; // 继续循环
}
void display(unsigned int x)
// 数码管LED 显示函数
{
unsigned int d=5700,unit_bit,ten_bit;
// 无符号整型变量D,个位、十位
unsigned char SEG7[10]={0xc0,0xf9,0xa4,
//0 ~ 9 的7 段码数组
0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
unit_bit=x%10; //picc 可识别个位数
ten_bit=x/10%10; //picc 可识别十位数
while(d>0) //while 语句开始
{
PORTA=0x1F;
//PORTA 口的低位输出高电平
PORTB=SEG7[unit_bit];
// 个位字段码数组送B 口
RA3=0; //RA3 赋值0,LED 个位显示
delay(200); // 延时以便观察
RA3=1; //RA3 赋值1,LED 个位数灭
delay(2); // 短延时
PORTB=SEG7[ten_bit];
// 十位字段码数组送B 口
RA2=0; //RA2 赋值0,LED 十位数显示
delay(200); // 延时以使观察
RA2=1; //RA2 赋值1,LED 十位数灭
delay(2); // 短延时
d--; //d 自减量
}
}
void main( ) // 主函数开始
{
TRISB=0x00; //B 口全为输出
TRISA=0x10; //A 口低4 位为输出
PORTB=0x40; // 给B 口低位输出0
INTCON=0x00; // 关闭所有中断
PORTA=0x10; //A 口低位输出0
x=99; // 给整形变量x 赋值99
while(RA4) // 显示起动信号
{; //RA4 为0,计时开始
}
while(1) // while 循环语句开始
{
display(x); // 调用显示函数
x--; //x 自减
if(x==-1) // 若x 自减到-1
x=99; // 给x 赋值99
}
}
说明:a. 对上述的C 源程序,只需将显示函数display(x) 中的无符号整型变量d(unsignedint d) 从5700 改为95,即可变成以秒为单位的99 ~ 0 倒计数程序,因为d 值决定了数码管显示的个位时间 ( 具有唯一性)。
b. 若要使用上述程序, 且对计时( 分或秒)的精度有严格要求时,可对整型变量d 值(57000)以标准时钟为准进行微调,以实现高精度的分或秒定时。
c. 上述所有PIC 单片机的C 源程序,都是可执行的, 初学者可放心使用。
5. 关于PIC 单片机c 语言程序SIM 软件仿真的问题
在《单片机C 语言程序设计(11)》、《单片机C 语言程序设计(12)》中,详细介绍了C 程序的SIM 软件仿真过程。软件仿真对初学者编辑PIC 单片机C 语言程序十分有用, 利用它不仅可以观察到程序运行过程,而且可以发现程序中的问题,即使是已掌握了PIC 编程技术的专业人员,也常通过SIM 软件仿真来找出程序中的问题。
结束语
上面介绍的延时函数的三种表达式、电路功能相同形式不同的四种C 程序、端口的位定义、LED 数码显示函数和C 语言程序SIM 软件仿真问题等内容,均是初学PIC 单片机用C 语言编辑源程序的基本知识,大家要理解其内容,最好能熟记和背诵。在此基础上,还要自己独立想一些简单电路功能,用PIC 单片机C 语言完成(一定是编译成功可执行的程序)。之后,即可进一步学习C 语言中的运算符、结构、联合、A/D 转换、串行通信等内容。学习时,仍应以编辑可执行的实用程序为目标。
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