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在嵌入式系统开发中，51 单片机作为一种非常非常非常经典，贯穿上下几十年的微控制器，被广泛应用于各种电子项目中。其中，生成特定频率的方波信号是一项常见的需求。
那么，51 单片机究竟能以多快的速度生成方波呢？这不仅涉及到硬件的性能极限，也与软件编程的技巧密切相关。
在实际应用中，我们可能需要根据不同的场景来生成不同频率的方波，例如用于驱动电机、产生时钟信号或者进行通信等。而了解 51 单片机生成方波的最高频率，是一个有趣又有实用性的探索目标
所以，最快能实现多快？
测试平台开发工具是keil 5 51单片机是STC89C52RC（16Mhz晶振）
最新手的方式其实硬件上最简单就是换晶振，如果你换到一个 这个代码就是最简单的，在c语言中实现一个方波输出，只要快速切换电平就可以实现， #include <reg52.h>#include <stdio.h>sbit LCD_RS = P1^3;void delay(unsigned int i){ while (i--);}void main(){ // 设置 P1.3 为输出模式 while (1) { // 点亮 LED（P1.3 输出低电平） LCD_RS = 0; delay(1); // 熄灭 LED（P1.3 输出高电平） LCD_RS = 1; delay(1); }}在烧录上面，我们 此时生成的频率为1.425Khz，好像还行，但是不够快 那么我们修改一下烧写，改成双倍速，结果就是没有什么差别，看来烧写并不影响
所以，还是要改程序，我们先试试增加头文件#include "intrins.h"然后把while改成_nop_();
#include <reg52.h>#include <stdio.h>#include "intrins.h"sbit LCD_RS = P1^3;void delay(unsigned int i){ _nop_();}void main(){ // 设置 P1.0 为输出模式 while (1) { // 点亮 LED（P1.0 输出低电平） LCD_RS = 0; delay(1); // 熄灭 LED（P1.0 输出高电平） LCD_RS = 1; delay(1); }}这下的波形还是方波，同时，变成了111.111kHz，非常的快速了，四舍五入有0.2Mhz
但是，有没有可能更快一点？ 中等水平的方式
使用定时器，可以有更快的中断方式来实现，理论来说会比使用nop函数更快
这里设置的是 8 位自动重装模式，Timer0 的计数从 TL0 到 TH0，当 Timer0 计数器达到最大值（0xFF）并溢出时，TL0 会被重装载为 TH0 的值。Timer0 的计数范围是 8 位，即从 0 到 255，总共有 256 个计数值。 #include <reg52.h> // 包含 STC89C52RC 的头文件void Timer0_Init(void) { TMOD &= 0xF0; // 清除 Timer0 的模式设置位 TMOD |= 0x02; // 设置 Timer0 为 8 位自动重装模式 TH0 = 0xFF; // 设置 Timer0 的重装载初值（高字节） TL0 = 0xF0; // 设置 Timer0 的初值（低字节） ET0 = 1; // 使能 Timer0 中断 TR0 = 1; // 启动 Timer0 EA = 1; // 使能全局中断}void Timer0_ISR(void) interrupt 1 { // Timer0 中断服务程序 P1 ^= 0x08; // 反转 P1.3 引脚的电平（0x08 是二进制 00001000）}void main(void) { P1 = 0x00; // 初始化 P1 端口 Timer0_Init(); // 初始化 Timer0 while (1) { // 主循环可以为空，所有的工作都由 Timer0 中断处理 }}可以看到，最终我们实现了133.333Khz，这个速度非常可以了，TH0的数值可以直接控制频率
鲜有使用的方式
除了中断之外还有一种比较少用的方法，就是直接使用汇编语言来操控单片机，这种方法可读性比较差但是确实又可以实现
这里我们直接用三部分实现 ORG 0000H ; 程序起始地址; 主程序MAIN_LOOP: ; 初始化 P1 端口 MOV P1, #0FFH ; 将所有 P1 端口设置为高电平 CLR P1.3 ; 将 P1.3 设置为低电平TOGGLE_LOOP: CPL P1.3 ; 反转 P1.3 引脚的电平 ; 延时循环 MOV R0, #1 ; 设置延时计数器初值DELAY: NOP ; 空操作指令，用于延时 DJNZ R0, DELAY ; 延时循环 SJMP TOGGLE_LOOP ; 无限循环，反复翻转 P1.3 引脚END
SJMP是短跳转，在-127到+128字之间进行跳转 DJNZ，相当于 if(i--<=0) 这样的条件句式
在这种代码下，翻转频率直接达到了190.476khz，可以说是真的非常非常的快速了。 当然我们还可进一步的提升，我们直接去掉NOP符号，这下直接来到了222.222khz，真的是特别快速的一个频率 还能再快吗？可以，只要继续缩短就能实现 ORG 0000H ; 程序起始地址; 主程序MAIN_LOOP: ; 初始化 P1 端口 MOV P1, #0FFH ; 将所有 P1 端口设置为高电平 CLR P1.3 ; 将 P1.3 设置为低电平TOGGLE_LOOP: CPL P1.3 ; 反转 P1.3 引脚的电平 ; 延时循环 SJMP TOGGLE_LOOP ; 无限循环，反复翻转 P1.3 引脚END直接来到了444.444Khz
总结
[td]实现方法 | 方波频率 | | 快速切换电平，使用while (i--); | 1.425Khz | | 快速切换电平，增加头文件#include "intrins.h"并把while改成_nop_(); | 111.111kHz | | 使用定时器，8 位自动重装模式 | 133.333Khz | | 使用汇编语言，含NOP指令 | 190.476khz | | 使用汇编语言，去掉NOP指令 | 222.222khz |
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