中職匯編延時(shí)程序初探

　　在應(yīng)用單片機(jī)編制各種程序時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到實(shí)現(xiàn)精確延時(shí)的問題，時(shí)間從幾十微秒到幾秒，甚至更高的精度。單片機(jī)實(shí)現(xiàn)延時(shí)通常有兩種方法：一種是用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器硬件延時(shí)，這種方法可以提高CPU的工作效率，也能做到精確延時(shí)，另一種是采用循環(huán)體進(jìn)行軟件延時(shí)。
　　一、使用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器
　　單片機(jī)系統(tǒng)若使用頻率為12MHz的晶振，一個(gè)機(jī)器周期為1μs，最長的延時(shí)時(shí)間可達(dá)2的16次方。在實(shí)際應(yīng)用中，定時(shí)常采用中斷方式，如進(jìn)行適當(dāng)?shù)难h(huán)可實(shí)現(xiàn)幾秒甚至更長時(shí)間的延時(shí)。使用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器延時(shí)，從程序的執(zhí)行效率和穩(wěn)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(wù)程序，編譯后會(huì)自動(dòng)加上PUSH ACC、PUSH PSW、POP PSW和POP ACC語句，執(zhí)行時(shí)將占用4個(gè)機(jī)器周期，如程序中還有計(jì)數(shù)值加1語句，則又會(huì)占用1個(gè)機(jī)器周期。這些語句所消耗的時(shí)間要從初值中減去，以達(dá)到最小誤差的目的。
　　二、使用軟件嵌套循環(huán)程序
　　在很多情況下，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器經(jīng)常被用作其他用途，這時(shí)候就只能用軟件方法延時(shí)。常用的軟件延時(shí)的方法有：
　　1. 短暫延時(shí)
　　通過使用帶_NOP_( )語句的函數(shù)實(shí)現(xiàn)，定義一系列不同的延時(shí)函數(shù)，如Delay10μs( )、Delay25μs( )等存放在一個(gè)自定義的文件中，需要時(shí)在主程序中直接調(diào)用。如延時(shí)10μs可編寫如下：
　　void Delay10μs ( ) {
　　_NOP_( );
　　_NOP_( );
　　_NOP_( );
　　_NOP_( );
　　_NOP_( );
　　_NOP_( );
　　}
　　上面函數(shù)中共用了6個(gè)_NOP_( )語句，每個(gè)語句執(zhí)行時(shí)間為1μs。主函數(shù)調(diào)用Delay 10μs( )時(shí)，先執(zhí)行一個(gè)LCALL指令（2 μs），然后執(zhí)行6個(gè)_NOP_( )語句（6μs），最后執(zhí)行了一個(gè)RET指令（2μs），所以執(zhí)行上述函數(shù)時(shí)共需要10μs。可以把這一函數(shù)當(dāng)做基本延時(shí)函數(shù)，在其他函數(shù)中調(diào)用，即嵌套調(diào)用，以實(shí)現(xiàn)較長時(shí)間的延時(shí)。
　　2. C51中嵌套匯編程序段實(shí)現(xiàn)延時(shí)
　　在C51中通過嵌套匯編語言語句，實(shí)現(xiàn)多次循環(huán)達(dá)到延時(shí)的目的。例1：50ms 延時(shí)子程序：
　　 DELAY：MOVR7，#200①
　　 LOOP1：MOVR6，#125 ②
　　 LOOP2：DJNZR6，L00P2③
　　 DJNZR7，LOOP1④
　　 RET⑤
　　精確延時(shí)時(shí)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(shí)時(shí)間=（2×內(nèi)循環(huán)+3）×外循環(huán)+3 ⑦
　　詳解：DELAY這個(gè)子程序共有五條指令，現(xiàn)在分別就每一條指令被執(zhí)行的次數(shù)和所耗時(shí)間進(jìn)行分析。第一句：MOVR7，#200在整個(gè)子程序中只被執(zhí)行一次，且為單周期指令，所以耗時(shí)1us。第二句：MOVR6，#125從②看到④只要R7-1不為0，就會(huì)返回到這句，共執(zhí)行了R7次，共耗時(shí)200us。第三句：DJNZ R6，LOOP2，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(shí)2×R6×R7us。
　　例2：1秒延時(shí)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(duì)每條指令進(jìn)行計(jì)算得出精確延時(shí)時(shí)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(shí)時(shí)間=[（2×第一層循環(huán)+3）×第二層循環(huán)+3]×第三層循環(huán)+3 ⑨
　　此式適用三層循環(huán)以內(nèi)的程序，也驗(yàn)證了例1中式⑦（第三層循環(huán)相當(dāng)于1）的成立。注意，要實(shí)現(xiàn)較長時(shí)間的延時(shí)，一般采用多重循環(huán)，有時(shí)會(huì)在程序里加入NOP指令。
　　三、使用其他方法實(shí)現(xiàn)延時(shí)
　　如示波器、反匯編工具、性能分析器等確定延時(shí)時(shí)間。
　　四、總結(jié)
　　中職學(xué)生對(duì)單片機(jī)編程掌握較為薄弱。本文所介紹的多種實(shí)現(xiàn)并計(jì)算延時(shí)程序執(zhí)行時(shí)間的方法，使用定時(shí)器進(jìn)行延時(shí)是最佳的選擇，可以提高M(jìn)CU工作效率。編寫延時(shí)程序是一項(xiàng)很煩瑣的任務(wù)，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(qǐng)以PDF格式閱讀”