关于单片机延时程序的具体分析

前面我们介绍了延时程序，但这还不完善，因为，我们只知道DJNZ R6，D2这句话会被执行62500次，但是执行这么多次需要多长时间呢？是否满足我们的要求呢？我们还不知道，所以下面要来解决这个问题。

关于单片机延时程序的具体分析

先提一个问题：我们学校里什么是最重要的。（铃声）校长可以出差，老师可以休息，但学校一日无铃声必定大乱。整个学校就是在铃声的统一指挥下，步调一致，统一协调地工作着。这个铃是按一定的时间安排来响的，我们可以称之为“时序��时间的顺序”。一个由人组成的单位尚且要有一定的时序，计算机当然更要有严格的时序。事实上，计算机更象一个大钟，什么时候分针动，什么时候秒针动，什么时候时针动，都有严格的规定，一点也不能乱。计算机要完成的事更复杂，所以它的时序也更复杂。

我们已知，计算机工作时，是一条一条地从ROM中取指令，然后一步一步地执行，我们规定：计算机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期。这是一个时间基准，好象我们人用“秒”作为我们的时间基准一样，为什么不干脆用“秒”，多好，很习惯，学下去我们就会知道用“秒”反而不习惯。

一个机器周期包括12个时钟周期。下面让我们算一下一个机器周期是多长时间吧。设一个单片机工作于12M晶振，它的时钟周期是1/12（微秒）。它的一个机器周期是12*（1/12）也就是1微秒。（请计算一个工作于6M晶振的单片机，它的机器周期是多少）。

MCS-51单片机的所有指令中，有一些完成得比较快，只要一个机器周期就行了，有一些完成得比较慢，得要2个机器周期，还有两条指令要4个机器周期才行。这也不难再解，不是吗？我让你扫地的执行要完成总得比要你完成擦黑板的指令时间要长。为了衡量指令执行时间的长短，又引入一个新的概念：指令周期。所谓指令周期就是指执行一条指令的时间。INTEL对每一条指令都给出了它的指令周期数，这些数据，大部分不需要我们去记忆，但是有一些指令是需要记住的，如DJNZ指令是双周期指令。

下面让我们来计算刚才的延时。首先必须要知道晶振的频率，我们设所用晶振为12M，则一个机器周期就是1微秒。而DJNZ指令是双周期指令，所以执行一次要2个微秒。一共执行62500次，正好125000微秒，也就是125毫秒。

汇编延时程序算法详解

简介：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。

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。

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

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