彙編延時程式演算法詳解

電腦反覆執行一段程式以達到延時的目的稱為軟體延時，單片機應用程式中經常需要短時間延時。
        有時要求很高的精度，網上或書中雖然有現成的公式可以套用，但在部分演算法講解中發現有錯誤之處，而且延時的具體演算法講得並不清楚，相當一部分人對此仍很模糊，授人魚,不如授之以漁，本文將以12MHZ晶振為例，詳細講解MCS-51單片機中組譯工具延時的精確演算法。

　　指令周期、機器周期與刻度
　　指令周期：CPU執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。
　　刻度：也稱為振蕩周期，一個刻度 ＝晶振的倒數。
　　MCS-51單片機的一個機器周期=6個狀態周期=12個刻度。
　　MCS-51單片機的指令有單位元組、雙位元組和三位元組的，它們的指令周期不盡相同，一個單周期指令包含一個機器周期，即12個刻度，所以一條單周期指令被執行所佔時間為12*（1/12000000）=1μs。
　　程式分析
　　例1 50ms 延時子程式：
　　DEL：MOV R7，#200 ①
　　DEL1：MOV R6，#125 ②
　　DEL2：DJNZ R6，DEL2 ③
　　DJNZ R7，DEL1 ④
　　RET ⑤
　　精確延時時間為：1+（1*200）+（2*125*200）+（2*200）+2
　　=（2*125+3）*200+3 ⑥
　　=50603μs
　　≈50ms
　　由⑥整理出公式（只限上述寫法）延時時間=（2*內迴圈+3）*外迴圈+3 ⑦
　　詳解：DEL這個子程式共有五條指令，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：MOV R7，#200 在整個子程式中只被執行一次，且為單周期指令，所以耗時1μs
　　第二句：MOV R6，#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200μs
　　第三句：DJNZ R6，DEL2 只要R6-1不為0,就反覆執行此句（內迴圈R6次），又受外迴圈R7控制，所以共執行R6*R7次，因是雙周期指令，所以耗時2*R6*R7μs。
　　例2 1秒延時子程式：
　　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
　　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 ⑧
　　=998033μs≈1s
　　由⑧整理得：延時時間=[（2*第一層迴圈+3）*第二層迴圈+3]*第三層迴圈+3 ⑨
　　此式適用三層迴圈以內的程式，也驗證了例1中式⑦（第三層迴圈相當於1）的成立。
　　注意，要實現較長時間的延時，一般採用多重迴圈，有時會在程式序裡加入NOP指令，這時公式⑨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
　　延時時間=1+10+2550+326400+652800+5110+20+2 =986893μs約為1s
　　整理得：延時時間=[（3*第一層迴圈+3）*第二層迴圈+3]*第三層迴圈+3 ⑩
　　結論：論文針對初學者的困惑，對組譯工具的延時演算法進行了分步講解，並就幾種不同寫法分別總結出相應的計算公式，只要仔細閱讀例1中的詳解，並用例2、例3來加深理解，一定會掌握各種類型程式的演算法並加以運用。