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(chēng)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(chēng)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(xiě)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(xiě)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(lái)加深理解，一定會(huì)掌握各種類(lèi)型程序的算法并加以運(yùn)用。