匯編延時程序算法詳解

        計算機反復執(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,就反復執(zhí)行此句（內循環(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 
　　結論：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出相應的計算公式，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。