匯編延時程序算法詳解

　　簡介：論文針對初學者的困惑，對匯編程序的延時算法進行了分步講解，并就幾種不同寫法分別總結(jié)出相應(yīng)的計算公式，只要仔細閱讀例1中的詳解，并用例2、例3來加深理解，一定會掌握各種類型程序的算法并加以運用。

　　計算機反復(fù)執(zhí)行一段程序以達到延時的目的稱為軟件延時，單片機應(yīng)用程序中經(jīng)常需要短時間延時。

　　有時要求很高的精度，網(wǎng)上或書中雖然有現(xiàn)成的公式可以套用，但在部分算法講解中發(fā)現(xiàn)有錯誤之處，而且延時的具體算法講得并不清楚，相當一部分人對此仍很模糊，授人魚,不如授之以漁，本文將以12MHZ晶振為例，詳細講解MCS-51單片機中匯編程序延時的精確算法。

　　指令周期、機器周期與時鐘周期

　　指令周期：CPU執(zhí)行一條指令所需要的時間稱為指令周期，它是以機器周期為單位的，指令不同，所需的機器周期也不同。

　　時鐘周期：也稱為振蕩周期，一個時鐘周期 =晶振的倒數(shù)。

　　MCS-51單片機的一個機器周期=6個狀態(tài)周期=12個時鐘周期。

　　MCS-51單片機的指令有單字節(jié)、雙字節(jié)和三字節(jié)的，它們的指令周期不盡相同，一個單周期指令包含一個機器周期，即12個時鐘周期，所以一條單周期指令被執(zhí)行所占時間為12*(1/12000000)=1µs。

　　程序分析

　　例1 50ms 延時子程序：

　　DEL：MOV R7，#200 ①

　　DEL1：MOV R6，#125 ②

　　DEL2：DJNZ R6，DEL2 ③

　　DJNZ R7，DEL1 ④

　　RET ⑤

　　精確延時時間為：1+(1*200)+(2*125*200)+(2*200)+2

　　=(2*125+3)*200+3 ⑥

　　=50603µs

　　≈50ms

　　由⑥整理出公式(只限上述寫法)延時時間=(2*內(nèi)循環(huán)+3)*外循環(huán)+3 ⑦

　　詳解：DEL這個子程序共有五條指令，現(xiàn)在分別就 每一條指令 被執(zhí)行的次數(shù)和所耗時間進行分析。

　　第一句：MOV R7，#200 在整個子程序中只被執(zhí)行一次，且為單周期指令，所以耗時1µs

　　第二句：MOV R6，#125 從②看到④只要R7-1不為0，就會返回到這句，共執(zhí)行了R7次，共耗時200µs

　　第三句：DJNZ R6，DEL2 只要R6-1不為0,就反復(fù)執(zhí)行此句(內(nèi)循環(huán)R6次)，又受外循環(huán)R7控制，所以共執(zhí)行R6*R7次，因是雙周期指令，所以耗時2*R6*R7µs。

　　例2 1秒延時子程序：

　　DEL：MOV R7,#10 ①

　　DEL1：MOV R6，#200 ②

　　DEL2：MOV R5，#248 ③

　　DJNZ R5，$ ④

　　DJNZ R6，DEL2 ⑤

　　DJNZ R7，DEL1 ⑥

　　RET ⑦

　　對每條指令進行計算得出精確延時時間為：

　　1+(1*10)+(1*200*10)+(2*248*200*10)+(2*200*10)+(2*10)+2

　　=[(2*248+3)*200+3]*10+3 ⑧

　　=998033µs≈1s

　　由⑧整理得：延時時間=[(2*第一層循環(huán)+3)*第二層循環(huán)+3]*第三層循環(huán)+3 ⑨

　　此式適用三層循環(huán)以內(nèi)的程序，也驗證了例1中式⑦(第三層循環(huán)相當于1)的成立。

　　注意，要實現(xiàn)較長時間的延時，一般采用多重循環(huán)，有時會在程式序里加入NOP指令，這時公式⑨不再適用，下面舉例分析。

　　例3仍以1秒延時為例

　　DEL：MOV R7,#10 1指令周期1

　　DEL1：MOV R6，#0FFH 1指令周期10

　　DEL2：MOV R5，#80H 1指令周期255*10=2550

　　KONG：NOP 1指令周期128*255*10=326400

　　DJNZ R5，$ 2指令周期2*128*255*10=652800

　　DJNZ R6，DEL2 2指令周期2*255*10=5110

　　DJNZ R7，DEL1 2指令周期2*10=20

　　RET 2

　　延時時間=1+10+2550+326400+652800+5110+20+2 =986893µs約為1s

　　整理得：延時時間=[(3*第一層循環(huán)+3)*第二層循環(huán)+3]*第三層循環(huán)+3 ⑩