| 汇编延时程序算法详解 |
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| 作者：姜会敏 来源：嵌入式技术网 点击数：543 更新时间：2007-12-29 |
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摘要 计算机反复执行一段程序以达到延时的目的称为软件延时，单片机应用程序中经常需要短时间延时，有时要求很高的精度，网上或书中虽然有现成的公式可以套用，但在部分算法讲解中发现有错误之处，而且延时的具体算法讲得并不清楚，相当一部分人对此仍很模糊，授人鱼,不如授之以渔，本文将以12MHZ晶振为例，详细讲解MCS-51单片机中汇编程序延时的精确算法。
关键词 51单片机 汇编 延时算法
指令周期、机器周期与时钟周期
指令周期：CPU执行一条指令所需要的时间称为指令周期，它是以机器周期为单位的，指令不同，所需的机器周期也不同。
时钟周期：也称为振荡周期，一个时钟周期 ＝晶振的倒数。
MCS-51单片机的一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。
MCS-单片机的指令有单字节、双字节和三字节的，它们的指令周期不尽相同，一个单周期指令包含一个机器周期，即12个时钟周期，所以一条单周期指令被执行所占时间为12*（1/12000000）=1µs。
程序分析
例1 50ms 延时子程序：
DEL：MOV R7，#200 ①
DEL1：MOV R6，#125 ②
DEL2：DJNZ R6，DEL2 ③
DJNZ R7，DEL1 ④
RET ⑤
精确延时时间为：1+（1*200）+（2*125*200）+（2*200）+2
=（2*125+3）*200+3 ⑥
=50603µs
≈50ms
由⑥整理出公式（只限上述写法）延时时间=（2*内循环+3）*外循环+3 ⑦
详解：DEL这个子程序共有五条指令，现在分别就 每一条指令 被执行的次数和所耗时间进行分析。
第一句：MOV R7，#200 在整个子程序中只被执行一次，且为单周期指令，所以耗时1µs
第二句：MOV R6，#125 从②看到④只要R7-1不为0，就会返回到这句，共执行了R7次，共耗时200µs
第三句：DJNZ R6，DEL2 只要R6-1不为0,就反复执行此句（内循环R6次），又受外循环R7控制，所以共执行R6*R7次，因是双周期指令，所以耗时2*R6*R7µs。
例2 1秒延时子程序：
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
对每条指令进行计算得出精确延时时间为：
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：延时时间=[（2*第一层循环+3）*第二层循环+3]*第三层循环+3 ⑨
此式适用三层循环以内的程序，也验证了例1中式⑦（第三层循环相当于1）的成立。
注意，要实现较长时间的延时，一般采用多重循环，有时会在程式序里加入NOP指令，这时公式⑨不再适用，下面举例分析。
例3仍以1秒延时为例
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
延时时间=1+10+2550+326400+652800+5110+20+2 =986893µs约为1s
整理得：延时时间=[（3*第一层循环+3）*第二层循环+3]*第三层循环+3 ⑩
结论：论文针对初学者的困惑，对汇编程序的延时算法进行了分步讲解，并就几种不同写法分别总结出相应的计算公式，只要仔细阅读例1中的详解，并用例2、例3来加深理解，一定会掌握各种类型程序的算法并加以运用。
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