中職匯編延時程序初探

　　在應用單片機編制各種程序時，經常會遇到實現精確延時的問題，時間從幾十微秒到幾秒，甚至更高的精度。單片機實現延時通常有兩種方法：一種是用定時器/計數器硬件延時，這種方法可以提高CPU的工作效率，也能做到精確延時，另一種是采用循環體進行軟件延時。
　　一、使用定時器/計數器
　　單片機系統若使用頻率為12MHz的晶振，一個機器周期為1μs，最長的延時時間可達2的16次方。在實際應用中，定時常采用中斷方式，如進行適當的循環可實現幾秒甚至更長時間的延時。使用定時器/計數器延時，從程序的執行效率和穩定性兩方面考慮，都是最佳的方案，但需要注意的是，用C51編寫的中斷服務程序，編譯后會自動加上PUSH ACC、PUSH PSW、POP PSW和POP ACC語句，執行時將占用4個機器周期，如程序中還有計數值加1語句，則又會占用1個機器周期。這些語句所消耗的時間要從初值中減去，以達到最小誤差的目的。
　　二、使用軟件嵌套循環程序
　　在很多情況下，定時器/計數器經常被用作其他用途，這時候就只能用軟件方法延時。常用的軟件延時的方法有：
　　1. 短暫延時
　　通過使用帶_NOP_( )語句的函數實現，定義一系列不同的延時函數，如Delay10μs( )、Delay25μs( )等存放在一個自定義的文件中，需要時在主程序中直接調用。如延時10μs可編寫如下：
　　void Delay10μs ( ) {
　　_NOP_( );
　　_NOP_( );
　　_NOP_( );
　　_NOP_( );
　　_NOP_( );
　　_NOP_( );
　　}
　　上面函數中共用了6個_NOP_( )語句，每個語句執行時間為1μs。主函數調用Delay 10μs( )時，先執行一個LCALL指令（2 μs），然后執行6個_NOP_( )語句（6μs），最后執行了一個RET指令（2μs），所以執行上述函數時共需要10μs?？梢园堰@一函數當做基本延時函數，在其他函數中調用，即嵌套調用，以實現較長時間的延時。
　　2. C51中嵌套匯編程序段實現延時
　　在C51中通過嵌套匯編語言語句，實現多次循環達到延時的目的。例1：50ms 延時子程序：
　　 DELAY：MOVR7，#200①
　　 LOOP1：MOVR6，#125 ②
　　 LOOP2：DJNZR6，L00P2③
　　 DJNZR7，LOOP1④
　　 RET⑤
　　精確延時時間為：1+（1×200）+（2×125×200）+（2×200）+2=（2×125+3）×200+3 =50603us≈50ms⑥
　　由⑥整理出公式：延時時間=（2×內循環+3）×外循環+3 ⑦
　　詳解：DELAY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：MOVR7，#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1us。第二句：MOVR6，#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200us。第三句：DJNZ R6，LOOP2，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×R7us。
　　例2：1秒延時子程序：
　　DELAY：MOV R7，#10 ①
　　LOOP1：MOV R6，#200②
　　LOOP2：MOV R5，#248③
　　DJNZ R5，$ ④
　　DJNZ R6，LOOP2 ⑤
　　DJNZ R7，LOOP1 ⑥
　　RET⑦
　　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=998033us≈1s ⑧
　　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，有時會在程序里加入NOP指令。
　　三、使用其他方法實現延時
　　如示波器、反匯編工具、性能分析器等確定延時時間。
　　四、總結
　　中職學生對單片機編程掌握較為薄弱。本文所介紹的多種實現并計算延時程序執行時間的方法，使用定時器進行延時是最佳的選擇，可以提高MCU工作效率。編寫延時程序是一項很煩瑣的任務，需要多次修改才能滿足要求。
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　　 注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”