51单片机——应用最广泛的8位单片机。

当然，也是初学者们最容易上手学习的单片机，最早由Intel推出，由于其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理，众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富的指令系统，堪称为一代“经典”，为以后的其它单片机的发展奠定了基础。目前在教学场合和对性能要求不高的场合大量被采用。

特点：

51单片机之所以成为经典，成为易上手的单片机主要有以下特点：

从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，处理对象不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。

同时在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，使用极为灵活，这一功能无疑给使用者提供了极大的方便。

乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。很多的八位单片机都不具备乘法功能，做乘法时还得编上一段子程序调用，十分不便。

缺点：

51单片机虽然是经典但是缺点还是很明显的

AD、EEPROM等功能需要靠扩展，增加了硬件和软件负担。

虽然I/O脚使用简单，但高电平时无输出能力，这也是51系列单片机的最大软肋。

运行速度过慢，特别是双数据指针，如能改进能给编程带来很大的便利。

51保护能力很差，很容易烧坏芯片。

STM32单片机——一款性价比超高的系列单片机

由ST厂商推出的STM32系列单片机，行业的朋友都知道，这是一款性价比超高的系列单片机，应该没有之一，功能及其强大。其基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M内核，同时具有一流的外设：1μs的双12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI等等，在功耗和集成度方面也有不俗的表现，当然和MSP430的功耗比起来是稍微逊色的一些，但这并不影响工程师们对它的热捧程度，由于其简单的结构和易用的工具再配合其强大的功能在行业中赫赫有名。

特点：

STM32单片机其强大的功能主要表现在：

内核：ARM32位Cortex-M3CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/MHz，单周期乘法和硬件除法。

存储器：片上集成32-512KB的Flash存储器；6-64KB的SRAM存储器。

时钟、复位和电源管理：2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压；POR、PDR和可编程的电压探测器(PVD)；4-16MHz的晶振；内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路，内部40 kHz的RC振荡电路；用于CPU时钟的PLL；带校准用于RTC的32kHz的晶振。

调试模式：串行调试(SWD)和JTAG接口；最多高达112个的快速I/O端口、最多多达11个定时器、最多多达13个通信接口。

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51单片机的几种精确延时实现延时通常有两种方法：

一种是硬件延时，要用到定时器/计数器，这种方法可以提高CPU的工作效率，也能做到精确延时；

另一种是软件延时，这种方法主要采用循环体进行。

1、使用定时器/计数器实现精确延时

单片机系统一般常选用 11.059 2 MHz、12 MHz 或 6 MHz 晶振。

第一种更容易产生各种标准的波特率，后两种的一个机器周期分别为 1 μs 和 2 μs，便于精确延时。本程序中假设使用频率为 12 MHz 的晶振。最长的延时时间可达 216=65 536 μs 。若定时器工作在方式2，则可实现极短时间的精确延时；如使用其他定时方式，则要考虑重装定时初值的时间（重装定时器初值占用2个机器周期）。

在实际应用中，定时常采用中断方式，如进行适当的循环可实现几秒甚至更长时间的延时。使用定时器/计数器延时从程序的执行效率和稳定性两方面考虑都是最佳的方案。但应该注意，C51编写的中断服务程序编译后会自动加上 PUSH ACC、PUSH PSW、POP PSW 和 POP ACC语句，执行时占用了4个机器周期;如程序中还有计数值加1语句，则又会占用1个机器周期。这些语句所消耗的时间在计算定时初值时要考虑进去，从初值中减去以达到最小误差的目的。

2、软件延时与时间计算

在很多情况下，定时器/计数器经常被用作其他用途，这时候就只能用软件方法延时。

下面介绍几种软件延时的方法。

2.1 短暂延时

可以在C文件中通过使用带_NOP_（ ）语句的函数实现，定义一系列不同的延时函数，如Delay10us（ ）、Delay25us（ ）、Delay40us（ ）等存放在一个自定义的C文件中，需要时在主程序中直接调用。如延时10 μs的延时函数可编写如下：

void Delay10us（ ） {
_NOP_（ ）;
_NOP_（ ）;
_NOP_（ ）;
_NOP_（ ）;
_NOP_（ ）;
_NOP_（ ）;
}

Delay10us（ ）函数中共用了6个_NOP_（ ）语句，每个语句执行时间为1 μs。主函数调用Delay10us（ ）时，先执行一个LCALL指令（2 μs），然后执行6个_NOP_（ ）语句（6 μs），最后执行了一个RET指令（2 μs），所以执行上述函数时共需要10 μs。可以把这一函数当作基本延时函数，在其他函数中调用，即嵌套调用\［4\］，以实现较长时间的延时;但需要注意，如在Delay40us（ ）中直接调用4次Delay10us（ ）函数，得到的延时时间将是42 μs，而不是40 μs。这是因为执行Delay40us（ ）时，先执行了一次LCALL指令（2 μs），然后开始执行第一个Delay10us（ ），执行完最后一个Delay10us（ ）时，直接返回到主程序。

依此类推，如果是两层嵌套调用，如在Delay80us（ ）中两次调用Delay40us（ ），则也要先执行一次LCALL指令（2 μs），然后执行两次Delay40us（ ）函数（84 μs），所以，实际延时时间为86 μs。简言之，只有最内层的函数执行RET指令。该指令直接返回到上级函数或主函数。如在Delay80μs（ ）中直接调用8次Delay10us（ ），此时的延时时间为82 μs。通过修改基本延时函数和适当的组合调用，上述方法可以实现不同时间的延时。

2.2 在C51中嵌套汇编程序段实现延时

在C51中通过预处理指令#pragma asm和#pragma endasm可以嵌套汇编语言语句。用户编写的汇编语言紧跟在#pragma asm之后，在#pragma endasm之前结束。

如：#pragma asm
…
汇编语言程序段
…
#pragma endasm

延时函数可设置入口参数，可将参数定义为unsigned char、int或long型。根据参数与返回值的传递规则，这时参数和函数返回值位于R7、R7R6、R7R6R5中。

在应用时应注意以下几点：

◆ #pragma asm、#pragma endasm不允许嵌套使用;

◆ 在程序的开头应加上预处理指令#pragma asm，在该指令之前只能有注释或其他预处理指令;

◆ 当使用asm语句时，编译系统并不输出目标模块，而只输出汇编源文件;

◆ asm只能用小写字母，如果把asm写成大写，编译系统就把它作为普通变量;

◆ #pragma asm、#pragma endasm和 asm只能在函数内使用。

将汇编语言与C51结合起来，充分发挥各自的优势，无疑是单片机开发人员的最佳选择。

2.3 使用示波器确定延时时间

利用示波器来测定延时程序执行时间。方法如下：编写一个实现延时的函数，在该函数的开始置某个I/O口线如P1.0为高电平，在函数的最后清P1.0为低电平。在主程序中循环调用该延时函数，通过示波器测量P1.0引脚上的高电平时间即可确定延时函数的执行时间。
方法如下：

sbit T_point = P1^0;
void Dly1ms（void） {
unsigned int i，j;
while （1） {
T_point = 1;
for（i=0;i<<2;i++）{
for（j=0;j<<124;j++）{;}
}
T_point = 0;
for（i=0;i<<1;i++）{
for（j=0;j<<124;j++）{;}
}
}
}
void main （void） {
Dly1ms（）;
}

把P1.0接入示波器，运行上面的程序，可以看到P1.0输出的波形为周期是3 ms的方波。其中，高电平为2 ms，低电平为1 ms，即for循环结构“for（j=0;j<<124;j++） {;}”的执行时间为1 ms。通过改变循环次数，可得到不同时间的延时。当然，也可以不用for循环而用别的语句实现延时。这里讨论的只是确定延时的方法。

2.4 使用反汇编工具计算延时时间

用Keil C51中的反汇编工具计算延时时间，在反汇编窗口中可用源程序和汇编程序的混合代码或汇编代码显示目标应用程序。为了说明这种方法，还使用“for ( i = 0;i< DlyT; i++ ) {;}”。

在程序中加入这一循环结构，首先选择build taget，然后单击start/stop debug session按钮进入程序调试窗口，最后打开Disassembly window，找出与这部分循环结构相对应的汇编代码，具体如下：

C:0x000FE4CLRA//1T
C:0x0010FEMOVR6，A//1T
C:0x0011EEMOVA，R6//1T
C:0x0012C3CLRC//1T
C:0x00139FSUBBA，DlyT //1T
C:0x00145003JNCC:0019//2T
C:0x00160E INCR6//1T
C:0x001780F8SJMPC:0011//2T

可以看出，0x000F～0x0017一共8条语句，分析语句可以发现并不是每条语句都执行DlyT次。核心循环只有0x0011~0x0017共6条语句，总共8个机器周期，第1次循环先执行“CLR A”和“MOV R6，A”两条语句，需要2个机器周期，每循环1次需要8个机器周期，但最后1次循环需要5个机器周期。DlyT次核心循环语句消耗（2+DlyT&TImes;8+5）个机器周期，当系统采用12 MHz时，精度为7 μs。

当采用while （DlyT--）循环体时，DlyT的值存放在R7中。

相对应的汇编代码如下：

C:0x000FAE07MOVR6， R7//1T
C:0x00111F DECR7//1T
C:0x0012EE MOVA，R6//1T
C:0x001370FAJNZC:000F//2T

循环语句执行的时间为（DlyT+1）&TImes;5个机器周期，即这种循环结构的延时精度为5 μs。

通过实验发现，如将while （DlyT--）改为while （--DlyT），经过反汇编后得到如下代码：

C:0x0014DFFE DJNZR7，C:0014//2T

可以看出，这时代码只有1句，共占用2个机器周期，精度达到2 μs，循环体耗时DlyT&TImes;2个机器周期;但这时应该注意，DlyT初始值不能为0。

注意：计算时间时还应加上函数调用和函数返回各2个机器周期时间。

来源：畅学电子