汇编延时程序算法详解------转载

汇编延时程序算法详解

2010-01-04

　　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-51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。