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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51单片机利用for语句嵌套实现简单的延时1s功能解说和视频教程

51单片机利用for语句嵌套实现简单的延时1s功能

名词解释：

（1）时钟周期。定义为时钟频率的倒数，本例使用12MHz的时钟频率，它的时钟周期大约就是1/12μs。

（2）机器周期。单片机的基本操作周期，STC89C51系列的单片机来说，一个机器周期由12个时钟周期组成，也就是1μs。

（3）指令周期。指的是单片机执行一条指令需要的时间，一个指令周期需要1～4个机器周期。一个for循环需要8个指令周期。

假设单片机采用了12MHz的时钟频率，利用for语句嵌套实现简单的延时1s功能。

unsigned int i;

Unsigned char j; //定义两个循环变量i、j

for (i = 1000; i > 0; i--) //外层循环1000次

for (j = 124; j > 0; j--) ; //内层循环124次

内层循环代码含义：

在12MHz的时钟频率下，for循环124次所消耗的时间ntime是：

ntime= 124次 × 8个指令周期 × 1μs = 992μs

也就是内循环延时大概为1ms。

外层循环代码含义：

外层循环又将内层循环重复1000次：

for (i = 1000; i > 0; i--) //外层循环1000次

那么，全部执行完成花费的总时间T大约是：

T = 1000 × ( ntime + 8 × 1 ) = 1000 ms=1s，基本上达到延时1s的功能。这个延时程序中外层循环的变量是多少，整个for嵌套语句就延时大约多少毫秒，在以后的应用当中，会经常用到这个程序进行不需要精确时间的延时。

比如，要实现2s的延时，就把i=1000修改为i=2000就可以了。

视频教程如下：

视频教程

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