代码收藏家技术教程 2023-06-30

如何计算51单片机延时程序中的延时时间

最近在上单片机原理及应用课程，做实验的时候遇到了软件延时程序如何计算延时时间的问题，经过一阵摸索终于领悟到其中奥秘……耶（比耶）。延时函数是使用STC-ISP生成的，晶振为12MHz，指令集是STC-Y1（即89系列），使用do while()循环实现软件精确延时。下面讲解一下其中的延时时间是如何计算的。

1. 首先我们先设置断点是程序运行到进入delay_10ms()函数前，可以在图1右下角看到此时程序运行时间为0.00040800sec，此时我们看向反汇编窗口（Disassembly）。请注意圈出来的“LCALL delay_10ms”汇编指令，程序运行到代码“ int a=100 ”并完成赋值后往下运行遇到delay_10ms()，子程序调用指令LCALL 完成对delay_10ms()的调用，该指令消耗24个时钟周期，即 t1=2us。

图1

2. 接着点击调试中的单步执行按钮，使程序转到delay_10ms()中，图2可以看到，首先执行“ MOV R7，#0x14”（即 i=20），接着执行“MOV R6，#0x71”，查STC-ISP指令表可知将立即数赋值给寄存器指令“MOV Rn #data”消耗12个时钟周期，故上述两部共消耗 t2=2us。

图2

3. i，j赋值完再接着往下是执行do{}里面的内容“while（–j）”，“DJNZ R6 , C:005D”指令的意思是寄存器R6里面的内容减1不为0则转移到“C:005D”处，即继续执行j自减。DJNZ指令消耗24个时钟周期，一共执行113次，即113 X 2us = 226us 。

4. 当j从113自减到0后，不满足DJNZ条件，则程序继续往下执行“ while（–i）”，即判断do while()的条件。该代码对应汇编指令为“ DJNZ R7 , C:005D”，即i=20，自减1为19，不为0则转移到C:005D，继续执行j自减。注意，接下来的步骤很容易算错，很多人可能误以为j会再次从113开始自减，但实际不是的，前面存放 j=113 的寄存器R6从113自减到0后，此时再次自减将从256开始，因为寄存器值从0开始减1后将会变成11111111，即256。这样，整个循环时间就很容易得出来了：t3 = 113 X 1 X 2us + 256 X 19 X 2us + 20 X 2us = 9954us

5. delay_10ms()程序结束后往下是子程序返回指令RET，该指令功能是返回到子程序调用指令下一指令处，即返回进delay_ms（)前的地方。该指令消耗24个时钟周期，故 t4 = 2us。

综上：可得delay_10ms()执行时间，t = t1 + t2 + t3 + t4 = 2 + 2 + 9954 + 2 = 10000us = 10ms。

验证：分别在进delay_10ms() 和执行完delay_10ms()后设置断点调试，如图3，可得时间：

t = 0.01040800sec – 0.00040800sec = 0.01000000sec，即10ms。