談?wù)剢纹瑱C延時子程序

1、- -談?wù)剢纹瑱C延時子程序談?wù)?1單片機延時子程序延時程序在單片機編程中使用非常廣泛,但一些讀者在學(xué)習(xí)中不知道延時程序怎么編程,不知道機器周期和指令周期的區(qū)別,不知道延時程序指令的用法, ,本文就此問題從延時程序的根本概念、機器周期和指令周期的區(qū)別和聯(lián)系、相關(guān)指令的用法等用圖解法的形式詳盡的答復(fù)讀者我們知道程序設(shè)計是單片機開發(fā)最重要的工作，而程序在執(zhí)行過程中常常需要完成延時的功能。例如在交通燈的控制程序中，需要控制紅燈亮的時間持續(xù)30秒，就可以通過延時程序來完成。延時程序是如何實現(xiàn)的呢？下面讓我們先來了解一些相關(guān)的概念。一、機器周期和指令周期1機器周期是指單片機完成一個根本操作所花費的時間，一

2、般使用微秒來計量單片機的運行速度，51 單片機的一個機器周期包括12 個時鐘振蕩周期，也就是說如果51 單片機采用12MHz 晶振，那么執(zhí)行一個機器周期就只需要1s；如果采用的是6MHz 的晶振，那么執(zhí)行一個機器周期就需要2 s。2 指令周期是指單片機執(zhí)行一條指令所需要的時間，一般利用單片機的機器周期來計量指令周期。在51 單片機里有單周期指令執(zhí)行這條指令只需一個機器周期，雙周期指令執(zhí)行這條指令只需要兩個機器周期，四周期指令執(zhí)行這條指令需要四個機器周期。除了乘、除兩條指令是四周期指令，其余均為單周期或雙周期指令。也就是說，如果51 單片機采用的是12MHz 晶振，那么它執(zhí)行一條指令一般只需12

3、 微秒的時間；如果采用的是6MH 晶振，執(zhí)行一條指令一般就需24 微秒的時間?，F(xiàn)在的單片機有很多種型號，但在每個型號的單片機器件手冊中都會詳細說明執(zhí)行各種指令所需的機器周期，了解以上概念后，那么可以依據(jù)單片機器件手冊中的指令執(zhí)行周期和單片機所用晶振頻率來完成需要準(zhǔn)確延時時間的延時程序。二、延時指令在單片機編程里面并沒有真正的延時指令，從上面的概念中我們知道單片機每執(zhí)行一條指令都需要一定的時間，所以要到達延時的效果，只須讓單片機不斷地執(zhí)行沒有具體實際意義的指令，從而到達了延時的效果。1數(shù)據(jù)傳送指令 MOV數(shù)據(jù)傳送指令功能是將數(shù)據(jù)從一個地方復(fù)制、拷貝到另一個地方。如：MOV R7，#80H ；將數(shù)

4、據(jù)80H 送到存放器R7，這時存放器R7 里面存放著80H，就單這條指令而言并沒有任何實際意義，而執(zhí)行該指令那么需要一個機器周期。2空操作指令 NOP空操作指令功能只是讓單片機執(zhí)行沒有意義的操作，消耗一個機器周期。3循環(huán)轉(zhuǎn)移指令 DJNZ循環(huán)轉(zhuǎn)移指令功能是將第一個數(shù)進展減1 并判斷是否為0，不為0 那么轉(zhuǎn)移到指定地點；為0 那么往下執(zhí)行。如：DJNZ R7，KK ；將存放器R7 的內(nèi)容減1 并判斷存放器R7 里的內(nèi)容減完1 后是否為0，如果不為0 那么轉(zhuǎn)移到地址標(biāo)號為KK 的地方；如果為0 那么執(zhí)行下一條指令。這條指令需要2 個機器周期。利用以上三條指令的組合就可以比較準(zhǔn)確地編寫出所需要的延時

5、程序。三、1 秒延時子程序、流程圖及時間計算以單片機晶振為12MHz 為例，1 個機器周期需要1s了解了以上的內(nèi)容，現(xiàn)在讓我們來看看程序總共所需時間：1+10+2560+330240+660480+5120+20+2=998433 s1S在這里運行這段程序共需998433 s，還差1567s 才到達1S 的，所以想要到達完美的1S 延時，需要在返回指令RET 前再添加一些指令讓它把1567s 的延時完成。有興趣的讀者可以自己試著添加完成。最后補充一點，編寫程序時一般將延時程序編寫成獨立的子程序，而所謂子程序也就是一個實現(xiàn)某個功能的小模塊。這樣在主程序中就可以方便地反復(fù)調(diào)用編寫好的延時子程序。小

6、提示：循環(huán)轉(zhuǎn)移指令DJNZ 除了可以給定地址標(biāo)號讓其跳轉(zhuǎn)外，還可以將地址標(biāo)號改成$，這樣程序就跳回本指令執(zhí)行。例如：DJNZ R7，$ ；R7 內(nèi)容減1 不為0，那么再次執(zhí)行本指令；為0 那么往下執(zhí)行，當(dāng)R7 的值改為10時，那么執(zhí)行完該條程序所需的時間為2*10=20 s。51單片機匯編延時程序算法詳解將以12MHZ晶振為例，詳細講解MCS-51單片機中匯編程序延時的準(zhǔn)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

7、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一樣，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=1s。程序分析例1 50ms 延時子程序：DEL：MOV R7，#200 DEL1：MOV R6，#125 DEL2：DJNZ R6，DEL2 DJNZ R7，DEL1 RET 準(zhǔn)確延時時間為：1+1*200+2*125*200+2*200+2=2*125+3*200+3 =50603s50ms由整理出公式只限上述寫法延時時間=2*內(nèi)循環(huán)+3*外循環(huán)+3 詳解：DEL這個子程

8、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)和所耗時間進展分析。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1s第二句：MOV R6，#125 從看到只要R7-1不為0，就會返回到這句，共執(zhí)行了R7次，共耗時200s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2*R6*R7s。例2 1秒延時子程序：DEL：MOV R7,#10 DEL1：MOV R6，#200 DEL2：MOV R5，#248 DJNZ R5，$ DJNZ R6，DEL2 DJN

9、Z R7，DEL1 RET 對每條指令進展計算得出準(zhǔn)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 =998033s1s由整理得：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 此式適用三層循環(huán)以內(nèi)的程序，也驗證了例1中式第三層循環(huán)相當(dāng)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)，有時會在程式序里參加NOP指令，這時公式不再適用，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1DEL1：MOV R6，#0FFH 1指令周期10DEL2：MOV R5

10、，#80H 1指令周期255*10=2550KONG：NOP 1指令周期128*255*10=326400DJNZ R5，$ 2指令周期2*128*255*10=652800DJNZ R6，DEL2 2指令周期2*255*10=5110DJNZ R7，DEL1 2指令周期2*10=20RET 2延時時間=1+10+2550+326400+652800+5110+20+2 =986893s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 結(jié)論：針對初學(xué)者的困惑，對匯編程序的延時算法進展了分步講解，并就幾種不同寫法分別總結(jié)出相應(yīng)的計算公式，只要仔細閱讀例1中的詳解，并用

11、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。單片機延時子程序1)延時為:20ms 晶振12M1+(1+2*248+2)*4+1+1+1=20000US=20MS用匯編.優(yōu)點就是準(zhǔn)確.缺點就是算有點復(fù)雜.DELAY20MS:MOV R7,#4D1:MOV R6,#248DJNZ R6,$DJNZ R7,D1NOPNOPRET2一些通過計算51匯編指令得出的軟延時子程序;* ;延時10uS ;* time10us: mov r5,#05h ;11us djnz r5,$ ret ;* ;延時50uS ;* t ime50us: mov r5,#19h ;51us djnz r5,

12、$ ret ;* ;延時100uS ;* time100us: mov r5,#31h ;99.6us djnz r5,$ ret ;* ;延時200uS ;* time200us: mov r5,#64h ;201us djnz r5,$ ret ;* ;延時250uS ;* time250us: mov r5,#7ch ;249.6us djnz r5,$ ret ;* ;延時350uS ;* time350us: mov r5,#0afh ;351us time350us_1: djnz r5,time350us_1 ret ;* ;延時500uS ;* time500us: mov r

13、5,#0fah ;501us time500us_1: djnz r5,time500us_1 ret ;* ;延時1mS ;* time1ms: mov r5,#0fah ;1001us time1ms_1: nop nop djnz r5,time1ms_1 ret ;* ;延時2.5mS ;* time2_5ms: mov r5,#05h ;2.496ms time2_5ms_1: mov r6,#0f8h ;497us djnz r6,$ djnz r5,time2_5ms_1 ret ;* ;延時10mS ;* time10ms: mov r5,#14h ;10.262ms time

14、10ms_1: mov r6,#0ffh ;511us djnz r6,$ djnz r5,time10ms_1 ret ;* ;延時50mS ;* time50ms: mov r5,#63h ;49.996ms time50ms_1: mov r6,#0fbh ;503us djnz r6,$ djnz r5,time50ms_1 ret ;* ;延時100mS ;* time100ms: mov r5,#0c3h ;100.036ms time100ms_1: mov r6,#0ffh ;511us djnz r6,$ djnz r5,time100ms_1 ret ;* ;延時200mS

15、 ;* time200ms: mov r5,#02h ;250.351ms time200ms_1: mov r6,#0f4h ;125.173ms time200ms_2: mov r7,#0ffh ;511us djnz r7,$ djnz r6,time200ms_2 djnz r5,time200ms_1 ret ;* ;延時500mS ;* time500ms: mov r5,#04h ;500.701ms time500ms_1: mov r6,#0f4h ;125.173ms time500ms_2: mov r7,#0ffh ;511us djnz r7,$ djnz r6,t

16、ime500ms_2 djnz r5,time500ms_1 ret ;* ;延時1S ;* time1s: mov r5,#08h ;1001.401ms time1s_1: mov r6,#0f4h ;125.173ms time1s_2: mov r7,#0ffh ;511us djnz r7,$ djnz r6,time1s_2 djnz r5,time1s_1 ret12M晶振機器周期為為單周期指令為雙周期指令3;晶振12MHZ,延時1秒DELAY:MOV 72H,#100 LOOP3:MOV 71H,#100 LOOP1:MOV 70H,#47 LOOP0:DJNZ 70H,LOO

17、P0 NOP DJNZ 71H,LOOP1 MOV 70H,#46 LOOP2:DJNZ 70H,LOOP2 NOP DJNZ 72H,LOOP3 MOV 70H,#48 LOOP4:DJNZ 70H,LOOP44;延時1分鐘子程序，F(xiàn)=6MHz;程序已測過，延時時間60,000,000.0uSdelay60s:mov r3,#228mov r2,#253mov r1,#219loop1: djnz r1,$djnz r2,loop1djnz r3,loop1nopret5計算機反復(fù)執(zhí)行一段程序以到達延時的目的稱為軟件延時，單片機程序中經(jīng)常需要短時間的延時，但是相當(dāng)一局部人對延時程序很模糊，對

18、延時程序的算法不夠了解，在這里我以12MHz晶振和兩個經(jīng)典延時子程序為例，詳細分析單片機匯編延時程序。何為時鐘周期、機器周期、和指令周期？時鐘周期：也就是振蕩周期，以12MHz的時鐘脈沖為例，那時鐘周期就為1/12000000s=1/12us；機器周期：1個機器周期=6個狀態(tài)周期=12個時鐘周期=1us；指令周期：CPU執(zhí)行一條指令所需要的時間稱為指令周期，指令周期是以機器周期為單位的，不同的指令所需的機器周期不一定一樣，可參考51單片機指令速查表。由上可得：CPU執(zhí)行一條單周期指令，需要1us；執(zhí)行一條雙周期指令需要2us。下面是具體的延時子程序分析：0.1s延時子程序12MHz晶振：MOV R7,#200 ;單周期指令1usD1: MOV R6,#250 ;單周期指令1usDJNZ R6,$ ;雙周期指令2us/該指令自身執(zhí)行R6次DJNZ R7