談?wù)?1單片機(jī)延時(shí)子程序

周期和指令周期的區(qū)別,不知道延時(shí)程序指令的用法, ,本文就此問題從延時(shí)程序的基本概念、機(jī)器周期和指

令周期的區(qū)別和聯(lián)系、相關(guān)指令的用法等用圖解法的形式詳盡的回答讀者

我們知道程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)開發(fā)最重要的工作，而程序在執(zhí)行過程中常常需要完成延時(shí)的功能。例如

在交通燈的控制程序中，需要控制紅燈亮的時(shí)間持續(xù)30秒，就可以通過延時(shí)程序來完成。延時(shí)程序是如何

實(shí)現(xiàn)的呢？下面讓我們先來了解一些相關(guān)的概念。

一、機(jī)器周期和指令周期

1．機(jī)器周期是指單片機(jī)完成一個(gè)基本操作所花費(fèi)的時(shí)間，一般使用微秒來計(jì)量單片機(jī)的運(yùn)行速度，

51 單片機(jī)的一個(gè)機(jī)器周期包括12 個(gè)時(shí)鐘振蕩周期，也就是說如果51 單片機(jī)采用12MHz 晶振，那么執(zhí)行

一個(gè)機(jī)器周期就只需要1μs；如果采用的是6MHz 的晶振，那么執(zhí)行一個(gè)機(jī)器周期就需要2 μs。

2 ．指令周期是指單片機(jī)執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間，一般利用單片機(jī)的機(jī)器周期來計(jì)量指令周期。

在51 單片機(jī)里有單周期指令（執(zhí)行這條指令只需一個(gè)機(jī)器周期），雙周期指令（執(zhí)行這條指令只需要兩個(gè)

機(jī)器周期），四周期指令（執(zhí)行這條指令需要四個(gè)機(jī)器周期）。除了乘、除兩條指令是四周期指令，其余均

為單周期或雙周期指令。也就是說，如果51 單片機(jī)采用的是12MHz 晶振，那么它執(zhí)行一條指令一般只需

1~2 微秒的時(shí)間；如果采用的是6MH 晶振，執(zhí)行一條指令一般就需2~4 微秒的時(shí)間。

現(xiàn)在的單片機(jī)有很多種型號(hào)，但在每個(gè)型號(hào)的單片機(jī)器件手冊(cè)中都會(huì)詳細(xì)說明執(zhí)行各種指令所需的機(jī)

器周期，了解以上概念后，那么可以依據(jù)單片機(jī)器件手冊(cè)中的指令執(zhí)行周期和單片機(jī)所用晶振頻率來完成

需要精確延時(shí)時(shí)間的延時(shí)程序。

二、延時(shí)指令

在單片機(jī)編程里面并沒有真正的延時(shí)指令，從上面的概念中我們知道單片機(jī)每執(zhí)行一條指令都需要一

定的時(shí)間，所以要達(dá)到延時(shí)的效果，只須讓單片機(jī)不斷地執(zhí)行沒有具體實(shí)際意義的指令，從而達(dá)到了延時(shí)

的效果。

1．?dāng)?shù)據(jù)傳送指令 MOV

數(shù)據(jù)傳送指令功能是將數(shù)據(jù)從一個(gè)地方復(fù)制、拷貝到另一個(gè)地方。

如：MOV R7，#80H；將數(shù)據(jù)80H 送到寄存器R7，這時(shí)寄存器R7 里面存放著80H，就單這條

指令而言并沒有任何實(shí)際意義，而執(zhí)行該指令則需要一個(gè)機(jī)器周期。

2．空操作指令 NOP

空操作指令功能只是讓單片機(jī)執(zhí)行沒有意義的操作，消耗一個(gè)機(jī)器周期。

3．循環(huán)轉(zhuǎn)移指令 DJNZ

循環(huán)轉(zhuǎn)移指令功能是將第一個(gè)數(shù)進(jìn)行減1 并判斷是否為0，不為0 則轉(zhuǎn)移到指定地點(diǎn)；為0 則往下執(zhí)行。

如：DJNZ R7，KK ；將寄存器R7 的內(nèi)容減1 并判斷寄存器R7 里的內(nèi)容減完1 后是否為0，如果

不為0 則轉(zhuǎn)移到地址標(biāo)號(hào)為KK 的地方；如果為0 則執(zhí)行下一條指令。這條指令需要2 個(gè)機(jī)器周期。

利用以上三條指令的組合就可以比較精確地編寫出所需要的延時(shí)程序。

三、1 秒延時(shí)子程序、流程圖及時(shí)間計(jì)算 （以單片機(jī)晶振為12MHz 為例，1 個(gè)機(jī)器周期需要1μs）

了解了以上的內(nèi)容，現(xiàn)在讓我們來看看

程序總共所需時(shí)間：1+10+2560+330240+660480+5120+20+2=998433 μs≈1S

在這里運(yùn)行這段程序共需998433 μs，還差1567μs 才達(dá)到1S 的，所以想要達(dá)到完美的1S 延時(shí)，需

要在返回指令RET 前再添加一些指令讓它把1567μs 的延時(shí)完成。有興趣的讀者可以自己試著添加完成。

最后補(bǔ)充一點(diǎn)，編寫程序時(shí)一般將延時(shí)程序編寫成獨(dú)立的子程序，而所謂子程序也就是一個(gè)實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能

的小模塊。這樣在主程序中就可以方便地反復(fù)調(diào)用編寫好的延時(shí)子程序。

小提示：循環(huán)轉(zhuǎn)移指令（DJNZ ）除了可以給定地址標(biāo)號(hào)讓其跳轉(zhuǎn)外，還可以將地址標(biāo)號(hào)改成$，這樣

程序就跳回本指令執(zhí)行。例如：

DJNZ R7，$ ；R7 內(nèi)容減1 不為0，則再次執(zhí)行本指令；為0 則往下執(zhí)行，當(dāng)R7 的值改為10

時(shí)，則執(zhí)行完該條程序所需的時(shí)間為2*10=20 μs。

51單片機(jī)匯編延時(shí)程序算法詳解

將以12MHZ晶振為例，詳細(xì)講解MCS-51單片機(jī)中匯編程序延時(shí)的精確算法。 　　

指令周期、機(jī)器周期與時(shí)鐘周期

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

　　時(shí)鐘周期：也稱為振蕩周期，一個(gè)時(shí)鐘周期 ＝晶振的倒數(shù)。

　　MCS-51單片機(jī)的一個(gè)機(jī)器周期=6個(gè)狀態(tài)周期=12個(gè)時(shí)鐘周期。

　　MCS-51單片機(jī)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(gè)單周期指令包含一個(gè)機(jī)器周期，即12個(gè)時(shí)鐘周期，所以一條單周期指令被執(zhí)行所占時(shí)間為12*（1/12000000）=1μs。

　　程序分析

　　例1 50ms 延時(shí)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(shí)時(shí)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(shí)時(shí)間=（2*內(nèi)循環(huán)+3）*外循環(huán)+3 ⑦

詳解：DEL這個(gè)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(shí)間進(jìn)行分析。

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

　　第二句：MOV R6，#125 從②看到④只要R7-1不為0，就會(huì)返回到這句，共執(zhí)行了R7次，共耗時(shí)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(shí)2*R6*R7μs。

　　例2 1秒延時(shí)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(duì)每條指令進(jìn)行計(jì)算得出精確延時(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(yàn)證了例1中式⑦（第三層循環(huán)相當(dāng)于1）的成立。

　　注意，要實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的延時(shí)，一般采用多重循環(huán)，有時(shí)會(huì)在程式序里加入NOP指令，這時(shí)公式⑨不再適用，下面舉例分析。

　　例3仍以1秒延時(shí)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(shí)時(shí)間=1+10+2550+326400+652800+5110+20+2 =986893μs約為1s

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

　　結(jié)論：針對(duì)初學(xué)者的困惑，對(duì)匯編程序的延時(shí)算法進(jìn)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(jì)算公式，只要仔細(xì)閱讀例1中的詳解，并用例2、例3來加深理解，一定會(huì)掌握各種類型程序的算法并加以運(yùn)用。

單片機(jī)延時(shí)子程序

1)延時(shí)為:20ms 晶振12M

1+(1+2*248+2)*4+1+1+1=20000US=20MS

用匯編..優(yōu)點(diǎn)就是精確...

缺點(diǎn)就是算有點(diǎn)復(fù)雜.

DELAY20MS:

MOV R7,#4

D1:

MOV R6,#248

DJNZ R6,$

DJNZ R7,D1

NOP

NOP

RET

2）一些通過計(jì)算51匯編指令得出的軟延時(shí)子程序

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;延時(shí)10uS

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time10us:movr5,#05h;11us

djnzr5,$

ret

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;延時(shí)50uS

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time50us:movr5,#19h;51us

djnzr5,$

ret

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;延時(shí)100uS

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time100us:movr5,#31h;99.6us

djnzr5,$

ret

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;延時(shí)200uS

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time200us:movr5,#64h;201us

djnzr5,$

ret

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;延時(shí)250uS

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time250us:movr5,#7ch;249.6us

djnzr5,$

ret