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。
MCS-51單片機的一個機器周期=6個狀態周期=12個時鐘周期。
MCS-51單片機的指令有單字節、雙字節和三字節的,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行所占時間為12*(1/12000000)=1μs。擴展閱讀:單片機有哪些延時方法詳細介紹
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+3)*外循環+3 ⑦
詳解:DEL這個子程序共有五條指令,現在分別就 每一條指令 被執行的次數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,就反復執行此句(內循環R6次),又受外循環R7控制,所以共執行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+3)*第二層循環+3]*第三層循環+3 ⑨
此式適用三層循環以內的程序,也驗證了例1中式⑦(第三層循環相當于1)的成立。
注意,要實現較長時間的延時,一般采用多重循環,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+3)*第二層循環+3]*第三層循環+3 ⑩
結論: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。
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C51單片機
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原文標題:51單片機匯編延時程序算法詳解
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