1.1Keil軟件延時
C語言常用的延時方法，有如圖4-2所示4種。

圖4-2 C語言延時方法
這4種延時方法，其中兩種非精確延時，兩種精確一些的延時。for語句和while語句都可以通過改變i的范圍值來改變延時時間，但是循環(huán)的執(zhí)行時間都是不能通過程序看出來的。
精確延時有兩個方法，一個方法是用定時器來延時，這個方法后邊課程要詳細(xì)介紹，定時器是單片機(jī)的一個重點(diǎn)。另外一個就是用庫函數(shù)_nop_();，一個NOP的時間是一個機(jī)器周期的時間。
非精確延時，只是在做一些比如小燈閃爍，流水燈等簡單演示實(shí)驗(yàn)中使用，而實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)過程中其實(shí)這種非精確延時用的很少。
前面講LED小燈閃爍的程序采用的延時方式是for(i=0;i<30000;i++);如果把這里的i改成100，下載進(jìn)入單片機(jī)，會發(fā)現(xiàn)小燈一直亮，而不是閃爍狀態(tài)，現(xiàn)在就可以實(shí)驗(yàn)一下，改成100，然后下載觀察一下現(xiàn)象。
人的肉眼對閃爍的光線有一個最低分辨能力，通常情況下當(dāng)閃爍的頻率高于50Hz時，看到的信號就是常亮的。即，延時的時間低于20ms的時候，肉眼是分辨不出來小燈是在閃爍的，可能最多看到的是小燈亮暗稍微變化了一下。要想清楚的看到小燈閃爍，延時的值必須大一點(diǎn)，大到什么程度呢，不同的亮度的燈不完全一樣，可以做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
那么如何觀察寫的延時到底有多長時間呢？選擇Keil菜單項(xiàng)Project-->Options for Target ‘Target1’...，進(jìn)入工程選項(xiàng)，如圖4-3所示。

圖4-3 工程選項(xiàng)——時鐘頻率設(shè)置
打開Target這個選項(xiàng)卡，找到里邊的Xtal(MHz)這個位置，這是填寫進(jìn)行模擬時間的晶振選項(xiàng)，從原理圖以及板子上都可以看到，單片機(jī)所使用的晶振是11.0592MHz，所以這個地方填上11.0592。然后找到Debug這個選項(xiàng)卡，選擇左側(cè)的Use Simulator，然后點(diǎn)擊最下邊的OK就可以了，如圖4-4所示。

圖4-4 工程選項(xiàng)——仿真設(shè)置
選擇菜單項(xiàng)Debug-->Start/Stop Debug Session，或者點(diǎn)擊圖4-5中紅框內(nèi)的按鈕，就會進(jìn)入一個新的頁面，如圖4-6所示。

圖4-5 啟動/結(jié)束調(diào)試按鈕

圖4-6 工程調(diào)試界面
最左側(cè)那一欄顯示單片機(jī)一些寄存器的當(dāng)前值和系統(tǒng)信息，最上邊那一欄是Keil將C語言轉(zhuǎn)換成匯編的代碼，下邊就是寫C語言的程序，調(diào)試界面包含很多的子窗口，都可以通過菜單View中的選項(xiàng)打開和關(guān)閉。可能會感覺這種默認(rèn)的分布不符合習(xí)慣或者不方便觀察特定信息，界面上幾乎所有子窗口的位置都可以調(diào)整的。比如想把Disassembly反匯編窗口和源代碼窗口橫向并排擺放，那么只需要用鼠標(biāo)拖動反匯編窗口的標(biāo)題欄，這時會在屏幕上出現(xiàn)多個指示目標(biāo)位置的圖標(biāo)，拖著窗口把鼠標(biāo)移動到相應(yīng)的圖標(biāo)上，軟件還會用藍(lán)色底紋指示具體的位置，如圖4-7所示，松開鼠標(biāo)窗口就會放到新位置了。調(diào)整后的效果如圖4-8所示。

圖4-7 調(diào)整窗口位置

圖4-8 窗口位置調(diào)整效果
C語言的源代碼文件和反匯編窗口內(nèi)都有一個黃色的箭頭，這個箭頭代表的就是程序當(dāng)前運(yùn)行的位置，因?yàn)榉磪R編內(nèi)的代碼就由源文件編譯生成的，所以它們指示的是相同的實(shí)際位置。在這個工程調(diào)試界面里，可以看到程序運(yùn)行的過程。在左上角的工具欄里有這樣三個按鈕：第一個標(biāo)注有RST字樣的是復(fù)位，點(diǎn)擊一下之后，程序就會跑到最開始的位置；右側(cè)緊挨著的按鈕是全速運(yùn)行，點(diǎn)擊一下程序就會全速跑起來；再右邊打叉的是停止按鈕，當(dāng)程序全速運(yùn)行起來后，可以通過點(diǎn)擊第三個圖標(biāo)來讓程序停止，觀察程序運(yùn)行到哪里了。點(diǎn)擊一下復(fù)位后，會發(fā)現(xiàn)C語言程序左側(cè)有灰色或綠色，有的地方還是保持原來的白色，可以在灰色的位置雙擊鼠標(biāo)設(shè)置斷點(diǎn)，就是比如程序一共20行，在第十行設(shè)置斷點(diǎn)后，點(diǎn)全速運(yùn)行，程序就會運(yùn)行到第十行停止，方便用戶觀察運(yùn)行到這個位置的情況。
有的位置可以設(shè)置斷點(diǎn)，有的地方不可以設(shè)置斷點(diǎn)，這是為什么呢？因?yàn)镵eil軟件本身具備程序優(yōu)化的功能，如果想在所有的代碼位置都能設(shè)置斷點(diǎn)，可以在工程選項(xiàng)里把優(yōu)化等級設(shè)置為0，就是設(shè)置Keil不進(jìn)行優(yōu)化。如圖4-9所示。

圖4-9 工程優(yōu)化等級
這節(jié)課重點(diǎn)是看看C語言代碼的運(yùn)行時間，在最左側(cè)的register那個框內(nèi)，有一個sec選項(xiàng)，這個選項(xiàng)顯示就是單片機(jī)運(yùn)行了多少時間。單擊一下復(fù)位按鈕，會發(fā)現(xiàn)這個sec變成了0，然后在LED = 0;這一句加一個斷點(diǎn)，在LED = 1;這個位置加一個斷點(diǎn)，點(diǎn)擊全速運(yùn)行按鈕，會直接停留在LED = 0;會看到時間變?yōu)?.00042752秒，如圖4-10所示。請注意，這里設(shè)置的優(yōu)化等級是默認(rèn)的8，如果用的是其它等級的話運(yùn)行時間就會有所差別，因?yàn)閮?yōu)化等級會直接影響程序的執(zhí)行效率。

圖4-10 查看程序運(yùn)行時間
再點(diǎn)一下全速運(yùn)行，會發(fā)現(xiàn)sec變成了0.16342556，那么減去上次的值，就是程序在這兩個斷點(diǎn)之間執(zhí)行所經(jīng)歷的時間，也就是這個for循環(huán)的執(zhí)行時間，大概是163ms。也可以通過改變30000這個數(shù)字來改變這個延時時間。當(dāng)然了，要注意i的取值范圍，你如果寫成了大于65535的值以后，程序就一直運(yùn)行不下去了，因?yàn)閕無論如何變化，都不會大于這個值，如果要大于這個值且正常運(yùn)行，必須改變i定義的類型了。后邊如果要查看一段程序運(yùn)行了多長時間，都可以通過這種方式來查看。
實(shí)際上，進(jìn)入debug模式，除了可以看程序運(yùn)行了多長時間外，還可以觀察各個寄存器、各個變量的數(shù)值變化情況。點(diǎn)擊View菜單里的Watch Windows-->Watch 1，可以打開變量觀察窗口，如圖4-11所示。

圖4-11 變量觀察窗口
在這個窗口內(nèi)，可以通過雙擊或按F2鍵，然后輸入想觀察的變量或寄存器的名字，后邊就會顯示出它的數(shù)值，這個功能在后邊的調(diào)試程序中比較有用，先了解一下。
1.2流水燈程序
前面學(xué)了點(diǎn)亮一個LED小燈，然后又學(xué)了LED小燈閃爍，現(xiàn)在要進(jìn)一步學(xué)習(xí)如何讓8個小燈依次一個接一個的點(diǎn)亮，流動起來，也就是常說的流水燈。先來看8個LED的核心電路圖，如圖4-12。

圖4-12 LED小燈電路圖
通過前面的課程可以了解到一個字節(jié)是8位，如果寫一個P0，就代表了P0.7到P0.0的全部8個位。比如寫P0 = 0xFE；轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制就是0b11111110，所以點(diǎn)亮LED2小燈的程序，實(shí)際上可以改成另外一種寫法，如下所示。
#include

sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;

void main()
{
ENLED = 0;
ADDR3 = 1;
ADDR2 = 1;
ADDR1 = 1;
ADDR0 = 0;
P0 = 0xFE; //向P0寫入數(shù)據(jù)來控制LED小燈
while (1); //程序停止在這里
}
上邊這個程序可以看出來，通過P0可以直接控制所有的8個LED小燈的亮和滅。下邊要進(jìn)行依次亮和滅，怎么辦呢？如果想讓單片機(jī)流水燈流動起來，依次要賦給P0的數(shù)值就是：0xFE、0xFD、0xFB、0xF7、0xEF、0xDF、0xBF、0x7F。
在C語言當(dāng)中，有一個移位操作，其中<<代表的是左移，>>代表的是右移。比如a = 0x01<<1;就是a的結(jié)果等于0x01左移一位。請注意，移位都是指二進(jìn)制移位，那么移位完了，本來在第0位的1移動到了第1位上，移動完了低位是補(bǔ)0的，所以a的值最終是等于0x02。
另外一個運(yùn)算符~，這個符號是按位取反的意思，同理按位取反也是針對二進(jìn)制而言。比如a = ~(0x01); 0x01的二進(jìn)制是0b00000001，按位取反后就是0b11111110，那么a的值就是0xFE了。
學(xué)會了這兩個符號后，就可以把流水燈的程序?qū)懗鰜?，先把程序貼上。
#include

sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;

void main()
{
unsigned int i = 0; //定義循環(huán)變量i，用于軟件延時
unsigned char cnt = 0; //定義計數(shù)變量cnt，用于移位控制

ENLED = 0;
ADDR3 = 1;
ADDR2 = 1;
ADDR1 = 1;
ADDR0 = 0;
while (1) //主循環(huán)，程序無限循環(huán)執(zhí)行該循環(huán)體語句
{
P0 = ~(0x01 << cnt); ? ? ??//P0等于1左移cnt位，控制8個LED
for (i=0; i<20000; i++); ?//軟件延時
cnt++; //移位計數(shù)變量自加1
if (cnt >= 8) //移位計數(shù)超過7后，再重新從0開始
{
cnt = 0;
}
}
}
程序中cnt是count的縮寫，計數(shù)的意思，是一個常用的變量名稱。當(dāng)cnt等于0的時候，1左移0位還是1，那么寫成二進(jìn)制后就是0b00000001，對這個數(shù)字按位取反就是0b11111110，亮的是最右邊的小燈。當(dāng)cnt等于7的時候，1左移7位就是0b10000000，按位取反后是0b01111111，亮的是最左邊的小燈，中間過程可以自己分析一下了。

審核編輯 黃宇