51单片机延时时间计算和延时程序设计

一、关于单片机周期的几个概念

●时钟周期

时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数（可以这样来理解，时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12MHz的晶振，它的时间周期就是1/12 us），是计算机中最基本的、最小的时间单位。

在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。

●机器周期

完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。

以51为例,晶振12M，时钟周期(晶振周期)就是(1/12)μs，一个机器周期包

执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成。指令不同，所需的机器周期也不同。

对于一些简单的的单字节指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即译码执行，不再需要其它的机器周期。对于一些比较复杂的指令，例如转移指令、乘法指令，则需要两个或者两个以上的机器周期。

1.指令含义

DJNZ：减1条件转移指令

这是一组把减1与条件转移两种功能结合在一起的指令，共2条。

DJNZ Rn，rel ；Rn←（Rn）-1

；若（Rn）=0，则PC←（PC）+2 ；顺序执行

；若（Rn）≠0，则PC←（PC）+2+rel，转移到rel所在位置DJNZ direct，rel ；direct←（direct）-1

；若（direct）= 0，则PC←（PC）+3；顺序执行

；若（direct）≠0，则PC←（PC）+3+rel，转移到rel 所在位置

2.DJNZ Rn,rel指令详解

例：

MOV R7，#5

DEL:DJNZ R7,DEL; rel在本例中指标号DEL

1.单层循环

由上例可知，当Rn赋值为几，循环就执行几次，上例执行5次，因此本例执行的机器周期个数=1（MOV R7，#5）+2（DJNZ R7,DEL）×5=11，以12MHz的晶振为例，执行时间（延时时间）=机器周期个数×1μs=11μs，当设定立即数为0时，循环程序最多执行256次，即延时时间最多256μs。

2.双层循环

1）格式：

DELL:MOV R7，#bb

DELL1:MOV R6，#aa

DELL2:DJNZ R6,DELL2; rel在本句中指标号DELL2

DJNZ R7,DELL1; rel在本句中指标号DELL1

注意：循环的格式，写错很容易变成死循环，格式中的Rn和标号可随意指定。

2）执行过程

由上表可知，本循环可以分成两个部分，一个部分是内部循环：包括DELL2:DJNZ R6,DELL2，计算机器周期个数=2（DELL2:DJNZ R6,DELL2）×4=8。

外部循环包括：DELL1:MOV R6，#4执行一次，DELL2:DJNZ R6,DELL2执行4次，DJNZ R7,DELL1执行一次，机器周期的计算与单层循环相同，计算机器周期个数=1（DELL1:MOV R6，#4）+2（DELL2:DJNZ R6,DELL2）×4+2（DJNZ R7,DELL1）=11。

本例总机器周期个数=外部循环×3+1（DELL:MOV R7，#3）=34。

因此：双层循环的总机器周期个数=1（DELL:MOV R7，#bb）+bb【1（DELL1:MOV R6，#aa）+2（DELL2:DJNZ R6,DELL2）×aa+2（DJNZ R7,DELL1）】=1+bb（3+2aa）。当aa比较大时，如果计算精度要求不高，可以忽略（3+2aa）忽略中的3，同理可忽略1+bb（3+2aa）中的1，此时双层循环的总机器周期个数≈2aa×bb。以机器周期为1μs为例，延时时间≈2aa×bb×1μs，当aa和bb都取0时，延时时间最多≈2×256×256×1μs=0.13s。

4）延时程序设计

设计延时程序时，只要计算出aa和bb即可。为了使精度高一些，将aa的值尽量变大，忽略（3+2aa）的3作用才会减少。

例1：50ms的延时程序设计（机器周期为1μs）：

50ms=50000μs=2aa×bb×1μs=2×250×100×1μs

则延时程序为：

DELL:MOV R7，#100

DELL1:MOV R6，#250

DELL2:DJNZ R6,DELL2; rel在本句中指标号DELL2

DJNZ R7,DELL1; rel在本句中指标号DELL1

例2：0.1s的延时程序设计（机器周期为1μs）：

0.1s=100000μs=2aa×bb×1μs=2×250×200×1μs

则延时程序为：

DELL:MOV R7，#200

DELL1:MOV R6，#250

DELL2:DJNZ R6,DELL2; rel在本句中指标号DELL2

DJNZ R7,DELL1; rel在本句中指标号DELL1

例3：0.1s的延时程序设计（机器周期为2μs）：

0.1s=100000μs=2aa×bb×2μs=2×250×100×2μs

则延时程序为：

DELL:MOV R7，#100

DELL1:MOV R6，#250

DELL2:DJNZ R6,DELL2; rel在本句中指标号DELL2

DJNZ R7,DELL1; rel在本句中指标号DELL1

2.三层循环

1）格式：

DELL:MOV R7，#cc

DELL1:MOV R6，#bb

DELL2:MOV R5,#aa

DELL3:DJNZ R5,DELL3; rel在本句中指标号DELL3

DJNZ R6,DELL2; rel在本句中指标号DELL2

DJNZ R7,DELL1; rel在本句中指标号DELL1

注意：循环的格式，写错很容易变成死循环，格式中的Rn和标号可随意指定。

2）执行过程