延时程序设计

学习MCS-51单片机，如果用软件延时实现时钟，会接触到如下形式的延时子程序：

delay:mov R5,#data1

d1:mov R6,#data2

d2:mov R7,#data3

d3:djnz R7,d3

djnz R6,d2

djnz R5,d1

Ret

其精确延时时间公式：t=（2*R5*R6*R7+3*R5*R6+3*R5+3）*T

（“*”表示乘法，T表示一个机器周期的时间）

近似延时时间公式：t=2*R5*R6*R7 *T

假如data1,data2,data3分别为50，40，248，并假定单片机晶振为12M，一个机器周期为10-6S，则10分钟后，时钟超前量超过1.11秒，24小时后时钟超前159.876秒（约2分40秒）。这都是data1,data2,data3三个数字造成的，精度比较差，建议C描述。

上表中e=-1的行（共11行）满足（2*R5*R6*R7+3*R5*R6+3*R5+3）=999，999

e=1的行（共2行）满足（2*R5*R6*R7+3*R5*R6+3*R5+3）=1，000，001

假如单片机晶振为12M，一个机器周期为10-6S，若要得到精确的延时一秒的子程序，则可以在之程序的Ret返回指令之前加一个机器周期为1的指令（比如nop指令），data1,data2,data3选择e=-1的行。比如选择第一个e=-1行，则精确的延时一秒的子程序可以写成：

delay:mov R5,#167

d1:mov R6,#171

d2:mov R7,#16

d3:djnz R7,d3

djnz R6,d2 djnz R5,d1

nop ；注意不要遗漏这一句

引言：

单片机非阻塞延时程序设计是嵌入式系统开发中常见的一项技术，它允许程序在延时期间保持对其他任务或事件的响应能力，提高系统的并发性和响应性。在本文中，我们将介绍一些精妙的单片机非阻塞延时程序设计技巧和方法。

概述：

单片机的延时是指在程序执行过程中暂停一段时间，通常使用软件实现。传统的阻塞延时会导致系统无法进行其他操作，而非阻塞延时可以在延时期间处理其他任务，提高系统的性能。在本文中，我们将详细介绍单片机非阻塞延时的设计思路和实现方法。

正文内容：

一、使用定时器进行非阻塞延时

1. 建立一个定时器中断服务函数

2. 在定时器中断服务函数中记录系统时钟的增量

3. 在其他任务或主循环中比较当前系统时钟与目标延时时钟的差值

4. 根据差值判断是否达到延时要求，如果达到则执行相应任务，否则继续执行其他任务 5. 定时器中断服务函数可以通过硬件定时器或软件模拟定时器实现

二、使用状态机进行非阻塞延时

1. 设计一个状态机，用于记录延时的状态和时间

2. 在每个系统周期中更新状态机的状态和时间

3. 在其他任务或主循环中根据状态机的状态和时间判断是否达到延时要求

4. 如果达到延时要求则执行相应任务，否则继续执行其他任务

5. 状态机可以使用有限状态机（FSM）或无限状态机（ISM）进行实现

三、使用软件计时器进行非阻塞延时

1. 定义一个软件计时器数据结构，包含计时器的起始时间和目标延时时间

2. 在每个系统周期中更新软件计时器的时间

3. 在其他任务或主循环中比较当前时间与计时器的目标延时时间

4. 根据比较结果判断是否达到延时要求，如果达到则执行相应任务，否则继续执行其他任务 5. 软件计时器可以使用定时器对比计时（TC）或系统滴答计时器（SysTick）进行实现

四、使用多线程进行非阻塞延时

1. 在系统中引入多线程机制，每个线程可以独立执行任务

2. 在延时线程中设置延时时间，并在其他线程中判断是否达到延时要求

Ｔｒ论；坛　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　科技视界　科技・探索・争鸣　单片机汇编语言设计软件延时程序　袁梅　（桂林理工大学高等职业技术学院，广西南宁５３０００１）　【摘要】在单片机控制系统中，常用到软件延时程序，其原理是利用ＣＰＵ执行指令消耗时间来实现的。本文以单片机ＹＯ口控制ＬＥＤ灯　闪烁为例．介绍汇编语言设计软件延时程序的方法．同时讲解延时时间的估算方法。　【关键词】单片机；汇编语言；软件延时程序　‘　延时程序是单片机中一个很重要的部分，通常有两种方法实现：　一是．定时器定时实现延时；二是，软件延时程序。本文要介绍的是软　件延时程序　这种方法是通过ＣＰＵ执行指令消耗时间来实现延时，其　内容虽然简单．应用却极其广泛，比如跑马灯，多位数码管的动态显　示．键盘扫描等等都需要用到软件延时。本文介绍要介绍单片机里用　汇编语言设计软件延时程序及其延时时间的估算方法，这也是循环结　构的一个典型程序　１指令周期、机器周期和时钟周期　软件延时程序是通过ＣＰＵ执行指令消耗时间来实现的。首先要　了解单片机ＣＰＵ在执行一条指令时所需要的时间。即指令周期。指令　周期是以机器周期为单位．ＭＣＳ５１单片机通常把指令分为单周期指　令、双周期指令和四周期指令三种；而机器周期是指ＣＰＵ完成某一个　规定操作所需要的时间．它是由１２个时钟周期组成：时钟周期又叫振　荡周期，是由单片机内部振荡电路产生的，是时钟频率的倒数。以时钟　频率１２ＭＨｚ（后面的均以这个频率来计算）为例．计算如下：　１）时钟周期Ｔｏｓｃ＝１／时钟频率：１／１２Ｍ＝１／１２ｕｓ　２）机器周期Ｔ＝１２个时钟周期＝１２Ｔｏｓｃ＝ｌｕｓ　３）指令周期＝（１～４）个机器周期＝（１～４）Ｔ＝（１～４１ＵＳ　软件延时程序常用的指令如下所示．计算其指令周期。　ＭＯＶ　Ｒｎ，＃ｄａｔａ　：数据传送指令．ｔ＝ＩＴ＝ｌｕｓ　ＤＪＮＺ　Ｒｎ，ｔｅｌ　：减１条件转移指令．ｔ＝２Ｔ＝２ｕｓ　ＮＯＰ　：空操作指令．ｔ＝１Ｔ＝ｌｕｓ　ＲＥＴ．　：子程序返回指令．ｔ＝２Ｔ＝２ｕｓ　ＡｃＡＬＬ　：短调用指令．ｔ＝２Ｔ＝２ｕｓ　ＬＣＡＬＬ　：长调用指令．ｔ＝２Ｔ＝２ｕｓ　２软件延时程序以及时间计算方法　从指令周期的概念得知．单片机ＣＰＵ执行一条指令花（１～４）ｕｓ，　若想得到一定时间ｔ的延时，则需要执行指令次数ｎ＝ｔ／指令周期．我们　可采用循环结构来实现　２．ｔ短暂延时程序——单循环设计　在循环人口设置循环次数ｎＯ．执行减１条件转移指令ｎＯ次来实　现短暂延时程序．程序如下所示　ＡＣＡＬＬ　ＤＥＬ　：子程序调用指令．ｔＯ＝２Ｔ＝２ｕｓ　ＤＥＬ：ＭＯＶ　Ｒｎ，＃ｎ０　：设置循环次数ｎ０．ｔｌ＝１Ｔ＝１ｕｓ　ＤＥＬ０：ＤＪＮＺ　Ｒｎ，ＤＥＬ０：减１条件转移执行一次ｔ２＝２Ｔ＝２ｕｓ　ＲＥＴ　：返回指令　ｔ３＝２Ｔ＝２ｕｓ　时间精算公式是：ｔ＝ｔ０＋ｔｌ＋ｔ２＊ｎ０＋ｔ３＝２ｎ０＋５ｕｓ　（１）　ｎ０的取值范围在（Ｏ～２５５）内，则延时时间范围是（７～５１７）ｕｓ，最高　可达５００ｕｓ，单循环结构适用于短暂延时程序。而估算公式如（２）所　示。　ｔ一２　ｎＯ　ＵＳ　（２）　２．２中等延时程序——双重循环设计　当短暂延时程序不能满足延时要求时．可通过重复执行上述短暂　延时程序ｎ１次来延长时长。即采用双重循环结构来实现．程序如下所　示　ＡＣＡＬＬ　ＤＥＬ　ＤＥＬ：　Ｍ０Ｖ　Ｒ１．托１　ＤＥＬｌ：ＭＯＶ　Ｒ０，＃ｎＯ　ＤＥＬ０：ＤＪＮＺ　Ｒ０，ＤＥＬ０　２Ｔ＝２ｕｓ　子程序调用指令．ｔ０＝２Ｔ＝２ｕｓ　；设置外循环循环次数ｎ１．ｔｌ＝ｌＴ＝ｌｕｓ　；设置内循环循环次数ｎＯ．ｔ２＝ｌＴ＝ｌｕｓ　；内循环减１条件转移执行一次ｔ３＝　ＤＪＮＺ　Ｒ１。ＤＥＬｌ　；外循环减１条件转移执行一次ｔ４＝　２Ｔ＝２ｕｓ　ＲＥＴ　：返回指令．ｔ５＝２ｕｓ　时间精算公式：　ｔ＝ｔ０＋ｔ１＋（ｔ２＋ｔ３半ｎＯ＋ｔ４）　ｎ１＋ｔ５＝２木ｎＯ　ｎｌ＋３木ｎｌ＋５ｕｓ　（３）　ｎ０，ｎ１的取值范围在（０～２５５）内，则延时时间范围是（１０～１３１８４５）　ｕｓ，最高可达１３１ｍｓ。估算公式如（４）所示。　ｔ￣－２＊ｎ０＊ｎｌ　ＵＳ　（４）　２．３长延时程序——三重循环设计　若延时时间较长的时候．可再重复执行上述中等延时ｎ２次来延　长时长　即采用三重循环结构来实现，程序如下所示。　ＡＣＡＬＬ　ＤＥＬ　：子程序调用指令．ｔＯ＝２Ｔ＝２ｕｓ　ＤＥＬ：ＭＯＶ　Ｒ２，＃ｎ２　；设置外循环循环次数ｎ２，ｔｌ＝ＩＴ＝１ｕｓ　ＤＥＬ２：ＭＯＶ　Ｒ１，＃ｎｌ　泼置中循环循环次数ｎ１．ｔ２＝１Ｔ＝ｌｕｓ　ＤＥＬｌ：ＭＯＶ　Ｒ０，＃ｎ０　；设置内循环循环次数ｎＯ．ｔ３＝１Ｔ＝ｌｕｓ　ＤＥＬ０：ＤＪＮＺ　Ｒ０，ＤＥＬ０　：内循环减１条件转移执行一次ｔ４＝　２Ｔ＝２ｕｓ　ＤＪＮＺ　Ｒ１．ＤＥＬ１　．夕｝循环减１条件转移执行一次ｔ５＝２Ｔ＝　２ｕｓ　ＤＪＮＺ　Ｒ２．ＤＥＬ２　：外循环减１条件转移执行一次ｔ６＝２Ｔ＝　２ｕｓ　ＲＥＴ　：返回指令．ｔ７＝２ｕｓ　时间精算公式：ｔ＝ｔＯ＋ｔ１＋ｆｔ２＋（ｔ３＋ｔ４木ｎ０＋ｔ５）　ｎ１＋ｔ６）　ｎ２＋ｔ５　＝２｝ｎ０｛ｎ１　ｎ２＋３　ｎｌ｝ｎ２＋３　ｎ２＋５ｕｓ　（５）　ｎＯ，ｎｌ，ｎ２的取值范围在（０－２５５）内，则延时时间范围是（１３～　３３７５１８１３）ｕｓ，最高可达３３ｓ。估算公式３￣１１（６）所示。　ｔ　２＊ｎ０＊ｎｌ＊ｎ２　Ｕ８　（６）　由估算公式（２），（４），（６）可知，延时时间ｔ最大取决于循环的次　数，改变循环次数即可改变延时时长。　３软件延时程序的应用　如果想获得延时时间ｔ，该如何设置延时程序的参数。先根据时间　ｔ的选择采用短暂延时．中等延时还是长延时程序．决定程序的循环结　构。以１ｓ延时时间为例介绍估算延时设计方法。根据时间ｔ＝ｌｓ可知程　序应采用长延时程序．即三重循环结构。　１）计算循环总次数ｎ　ｎ＝延时时间／指令周期＝ｔ／２Ｔ＝１ｓ／２ｕｓ＝５０００００　２）分别求出内中外循环次数ｎ０，ｎ１，ｎ２　根据循环总次数设置ｎＯ，ｎｌ，ｎ２的值．取值时要满足公式ｎ＝　ｎ０　１　ｎ２，取整十的倍数．内循环次数尽可能取大的数值。这里ｎ０＝　２５０，ｎｌ＝２００，ｎ２＝１０。　３　移植延时程序并设置循环参数　ＡＣＡＬＬ　ＤＥＬ　：子程序调用指令．ｔＯ－－－２Ｔ＝２ｕｓ　ＤＥＬ：ＭＯＶ　Ｒ２，＃１０　；设置外循环循环次数ｎ２，ｔｌ＝ＩＴ＝　ｌｕｓ　ＤＥＬ２：Ｍ０Ｖ　Ｒ１．＃２００　ｌｕｓ　ＤＥＬｌ：ＭＯＶ　Ｒ０，＃２５０　ＤＥＬ０：ＤＪＮＺ　Ｒ０，ＤＥＬ０　２Ｔ＝２ｕｓ　ＤＪＮＺ　Ｒ１，ＤＥＬｌ　２Ｔ＝２ｕｓ　设置中循环循环次数ｎ１．ｔ２＝ｌＴ＝　设置内循环循环次数ｎＯ．ｔ３＝ｌＴ＝ｌｕｓ　；内循环减１条件转移执行一次ｔ４＝　；外循环减１条件转移执行一次ｔ５＝　（下转第３２页）　ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎ０ｌ。ｇ）ｒ　Ｖｉｓｉ。ｎ科技视界ｌ　

51单片机延时函数

在嵌入式系统开发中，51单片机因其易于学习和使用、成本低廉等优点被广泛使用。在51单片机的程序设计中，延时函数是一个常见的需求。通过延时函数，我们可以控制程序的执行速度，实现定时器功能，或者在需要的时候进行延时操作。本文将介绍51单片机中常见的延时函数及其实现方法。

一、使用for循环延时

这种方法不精确，但是对于要求不高的场合，可以用来估算延时。

c

void delay(unsigned int time)

{

unsigned int i,j;

for(i=0;i

for(j=0;j<1275;j++);

} 这个延时函数的原理是：在第一个for循环中，我们循环了指定的时间次数（time次），然后在每一次循环中，我们又循环了1275次。这样，整个函数的执行时间就是time乘以1275，大致上形成了一个延时效果。但是需要注意的是，这种方法因为硬件和编译器的不同，延时时间会有很大差异，所以只适用于对延时时间要求不精确的场合。

二、使用while循环延时

这种方法比使用for循环延时更精确一些，但是同样因为硬件和编译器的不同，延时时间会有差异。

c

void delay(unsigned int time)

{

unsigned int i;

while(time--)

for(i=0;i<1275;i++);

} 这个延时函数的原理是：我们先进入一个while循环，在这个循环中，我们循环指定的时间次数（time次）。然后在每一次循环中，我们又循环了1275次。这样，整个函数的执行时间就是time乘以1275，大致上形成了一个延时效果。但是需要注意的是，这种方法因为硬件和编译器的不同，延时时间会有差异，所以只适用于对延时时间要求不精确的场合。

三、使用定时器0实现精确延时

这种方法需要在单片机中开启定时器0，并设置定时器中断。在中断服务程序中，我们进行相应的操作来实现精确的延时。这种方法需要使用到单片机的定时器中断功能，相对复杂一些，但是可以实现精确的延时。下面是一个简单的示例代码：