延时装置如何用c语言写

延时装置如何用C语言写：使用循环的方式实现延时、使用系统函数实现延时、使用定时器实现延时。C语言中，实现延时功能的方法有很多，其中最常见的方法包括使用循环的方式实现延时、使用系统函数实现延时、以及使用定时器实现延时。下面将详细介绍其中的一种方法：使用循环的方式实现延时。

在嵌入式系统编程中，我们通常使用循环方法来实现简单的延时。其基本思想是通过执行大量无用的操作来占用CPU时间，从而实现延时效果。这种方法的优点是简单易用，且不依赖于系统库函数，但缺点是精度较低，且占用CPU资源。下面是一个简单的例子：

#include <stdio.h>
void delay(int milliseconds) {
    long pause;
    clock_t now,then;
    pause = milliseconds*(CLOCKS_PER_SEC/1000);
    now = then = clock();
    while( (now-then) < pause )
        now = clock();
}
int main() {
    printf("Starting delay...n");
    delay(1000); // 延时1000毫秒，即1秒
    printf("Delay ended.n");
    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用了一个自定义的delay函数，该函数利用了C标准库中的clock函数来实现延时。通过计算目标延时时间与当前时间之间的差值，我们可以在一个循环中不断检查当前时间，直到达到目标延时时间为止。

一、使用循环的方式实现延时

在嵌入式系统编程中，最简单的方法之一是使用空循环来实现延时。这种方法通过执行大量无用的操作来占用CPU时间，从而实现延时效果。虽然这种方法简单易用，但精度较低，且占用CPU资源。

1.1 基本原理

使用空循环实现延时的基本原理是通过执行大量无用的操作来占用CPU时间，从而实现延时效果。具体实现时，我们可以编写一个循环，该循环内部不执行任何有用的操作，只是不断循环，直到达到指定的循环次数为止。

1.2 示例代码

下面是一个使用空循环实现延时的示例代码：

#include <stdio.h>
void delay(int milliseconds) {
    int i, j;
    for (i = 0; i < milliseconds; i++) {
        for (j = 0; j < 1000; j++) {
            // 空循环，用于占用CPU时间
        }
    }
}
int main() {
    printf("Starting delay...n");
    delay(1000); // 延时1000毫秒，即1秒
    printf("Delay ended.n");
    return 0;
}

在上面的代码中，delay函数通过两个嵌套的循环来实现延时。外层循环用于控制延时的总时间，内层循环用于占用CPU时间。需要注意的是，这种方法的延时精度较低，且延时时间受CPU频率的影响较大。

二、使用系统函数实现延时

除了使用空循环实现延时之外，我们还可以使用系统提供的库函数来实现延时。这些库函数通常具有较高的精度，并且不会占用CPU资源，因此在实际编程中更为常用。

2.1 使用`clock`函数实现延时

C标准库中的clock函数可以用于获取当前的处理器时间，通过计算目标延时时间与当前时间之间的差值，我们可以在一个循环中不断检查当前时间，直到达到目标延时时间为止。

2.2 示例代码

下面是一个使用clock函数实现延时的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <time.h>
void delay(int milliseconds) {
    long pause;
    clock_t now,then;
    pause = milliseconds*(CLOCKS_PER_SEC/1000);
    now = then = clock();
    while( (now-then) < pause )
        now = clock();
}
int main() {
    printf("Starting delay...n");
    delay(1000); // 延时1000毫秒，即1秒
    printf("Delay ended.n");
    return 0;
}

三、使用定时器实现延时

在嵌入式系统编程中，定时器是一种常用的延时工具。定时器可以在指定的时间间隔内自动触发中断，从而实现精确的延时效果。与前面介绍的方法相比，使用定时器实现延时具有更高的精度和更低的CPU占用率。

3.1 基本原理

使用定时器实现延时的基本原理是通过设置定时器的初始值和重装值，使定时器在指定的时间间隔内触发中断。在中断服务程序中，我们可以执行相应的延时操作，从而实现精确的延时效果。

3.2 示例代码

由于不同的硬件平台具有不同的定时器配置方法，因此这里以STM32微控制器为例，介绍如何使用定时器实现延时。下面是一个使用STM32定时器实现延时的示例代码：

#include "stm32f10x.h"
void TIM2_IRQHandler(void) {
    if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) {
        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
        // 延时操作
    }
}
void delay(int milliseconds) {
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = milliseconds - 1;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = (SystemCoreClock / 1000) - 1;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
int main() {
    delay(1000); // 延时1000毫秒，即1秒
    while (1) {
        // 主循环
    }
}

在上面的代码中，我们使用STM32定时器TIM2来实现延时。首先，我们配置定时器的初始值和重装值，使定时器在指定的时间间隔内触发中断。然后，在中断服务程序TIM2_IRQHandler中，我们执行相应的延时操作。

四、延时装置的实际应用

在实际编程中，延时装置可以用于多种场景，例如控制设备的启动顺序、实现按键去抖动、生成PWM信号等。下面将介绍几个常见的应用场景。

4.1 控制设备的启动顺序

在一些系统中，多个设备需要按照一定的顺序启动，以确保系统的正常运行。此时，我们可以使用延时装置来控制设备的启动顺序。例如，下面的代码演示了如何使用延时装置控制两个设备的启动顺序：

#include <stdio.h>
void delay(int milliseconds) {
    long pause;
    clock_t now,then;
    pause = milliseconds*(CLOCKS_PER_SEC/1000);
    now = then = clock();
    while( (now-then) < pause )
        now = clock();
}
void startDevice1() {
    printf("Device 1 started.n");
}
void startDevice2() {
    printf("Device 2 started.n");
}
int main() {
    startDevice1();
    delay(1000); // 延时1秒
    startDevice2();
    return 0;
}

在上面的代码中，我们首先启动设备1，然后通过延时装置延时1秒，最后启动设备2。通过这种方式，我们可以确保设备按照指定的顺序启动。

4.2 实现按键去抖动

在嵌入式系统中，按键去抖动是一个常见的问题。当按键被按下或释放时，由于机械结构的原因，按键的触点会在短时间内反复接触和分离，产生抖动信号。为了消除这些抖动信号，我们可以使用延时装置进行按键去抖动处理。

下面的代码演示了如何使用延时装置实现按键去抖动：

#include <stdio.h>
#define KEY_PIN 0x01 // 假设按键连接到GPIO引脚0
int readKey() {
    // 读取按键状态
    return (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, KEY_PIN) == Bit_SET);
}
void delay(int milliseconds) {
    long pause;
    clock_t now,then;
    pause = milliseconds*(CLOCKS_PER_SEC/1000);
    now = then = clock();
    while( (now-then) < pause )
        now = clock();
}
int main() {
    int keyState = 0;
    int lastKeyState = 0;
    int stableKeyState = 0;
    int debounceTime = 50; // 去抖动时间50毫秒
    while (1) {
        keyState = readKey();
        if (keyState != lastKeyState) {
            delay(debounceTime); // 延时50毫秒
            keyState = readKey();
            if (keyState != stableKeyState) {
                stableKeyState = keyState;
                if (stableKeyState) {
                    printf("Key pressed.n");
                } else {
                    printf("Key released.n");
                }
            }
        }
        lastKeyState = keyState;
    }
    return 0;
}

在上面的代码中，我们首先读取按键的状态，并与上一次的按键状态进行比较。如果按键状态发生变化，我们通过延时装置延时50毫秒，然后再次读取按键状态。如果按键状态在延时后仍然发生变化，我们认为按键状态已经稳定，并执行相应的按键处理操作。

4.3 生成PWM信号

PWM（脉宽调制）信号是一种常见的控制信号，广泛应用于电机控制、LED调光等场景。我们可以使用延时装置生成PWM信号，通过控制高电平和低电平的时间比例，来实现对设备的精确控制。

下面的代码演示了如何使用延时装置生成PWM信号：

#include <stdio.h>
void delay(int milliseconds) {
    long pause;
    clock_t now,then;
    pause = milliseconds*(CLOCKS_PER_SEC/1000);
    now = then = clock();
    while( (now-then) < pause )
        now = clock();
}
void generatePWM(int frequency, int dutyCycle) {
    int period = 1000 / frequency; // 计算PWM周期（单位：毫秒）
    int highTime = period * dutyCycle / 100; // 计算高电平时间
    int lowTime = period - highTime; // 计算低电平时间
    while (1) {
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0); // 输出高电平
        delay(highTime); // 延时高电平时间
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0); // 输出低电平
        delay(lowTime); // 延时低电平时间
    }
}
int main() {
    generatePWM(1000, 50); // 生成1kHz的PWM信号，50%占空比
    return 0;
}

在上面的代码中，我们通过延时装置生成PWM信号。首先，我们计算PWM信号的周期、高电平时间和低电平时间，然后在一个无限循环中，先输出高电平并延时高电平时间，再输出低电平并延时低电平时间，从而生成指定频率和占空比的PWM信号。

五、总结

本文详细介绍了如何使用C语言实现延时装置，并介绍了三种常见的延时方法：使用循环的方式实现延时、使用系统函数实现延时、使用定时器实现延时。其中，使用循环的方式实现延时是一种简单但精度较低的方法，适用于对延时精度要求不高的场景；使用系统函数实现延时具有较高的精度，但依赖于系统库函数；使用定时器实现延时具有最高的精度和最低的CPU占用率，适用于嵌入式系统中的高精度延时需求。

此外，本文还介绍了延时装置的几个实际应用场景，包括控制设备的启动顺序、实现按键去抖动和生成PWM信号。通过这些示例代码，我们可以更好地理解和掌握延时装置的实现方法和应用技巧。

总之，延时装置是嵌入式系统编程中的一个重要工具，掌握其实现方法和应用技巧，对于提高系统的稳定性和可靠性具有重要意义。在实际编程中，我们可以根据具体需求选择合适的延时方法，并灵活应用于各种场景。