單片機(jī)教程五:單片機(jī)延時程序分析

〈單片機(jī)延時程序〉
MOV：這是一條指令，意思是傳遞數(shù)據(jù)。說到傳遞，我們都很清楚，傳東西要從一本人的手上傳到另一本人的手上，也就是說要有一個接受者，一個傳遞者和一樣?xùn)|西。從指令MOV R7，#250中來分析，R7是一個接受者，250是被傳遞的數(shù)，傳遞者在這條指令中被省略了（注意：并不是每一條傳遞指令都會省的，事實上大部份數(shù)據(jù)傳遞指令都會有傳遞者）。它的意義也很明顯：將數(shù)據(jù)250送到R7中去，因此執(zhí)行完這條指令后，R7單元中的值就應(yīng)當(dāng)是250。在250前面有個#號，這又是什么意思呢？這個#就是用來說明250就是一個被傳遞的東西本身，而不是傳遞者。那么MOV R6，#250是什么意思，應(yīng)當(dāng)不用分析了吧。
DJNZ：這是另一條指令，我們來看一下這條指令后面跟著的兩個東西，一個是R6，一個是D2，R6我們當(dāng)然已知是什么了，查一下D2是什么。D2在本行的前面，我們已學(xué)過，這稱之為標(biāo)號。標(biāo)號的用途是什么呢？就是給本行起一個名字。DJNZ指令的執(zhí)行過程是這樣的，它將其后面的第一個參數(shù)中的值減1，然后看一下，這個值是否等于0，如果等于0，就往下執(zhí)行，如果不等于0，就轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)到什么地方去呢？可能大家已猜到了，轉(zhuǎn)到第二個參數(shù)所指定的地方去（請大家用自已的話講一下這條語句是怎樣執(zhí)行的）。本條指令的最終執(zhí)行結(jié)果就是，在原地轉(zhuǎn)圈250次。
執(zhí)行完了DJNZ R6，D2之后（也就是R6的值等于0之后），就會去執(zhí)行下面一行，也就是DJNZ R7，D1，請大家自行分析一下這句話執(zhí)行的結(jié)果。（轉(zhuǎn)去執(zhí)行MOV R6，#250，同時R7中的值減1），最終DJNZ R6，D2這句話將被執(zhí)行250*250=62500次，執(zhí)行這么多次同一條指令干嗎？就是為了延時。
一個問題：如果在R6中放入0，會有什么樣的結(jié)果。
二、時序分析：
前面我們介紹了延時程序，但這還不完善，因為，我們只知道DJNZ R6，D2這句話會被執(zhí)行62500次，但是執(zhí)行這么多次需要多長時間呢？是否滿足我們的要求呢？我們還不知道，所以下面要來解決這個問題。
先提一個問題：我們學(xué)校里什么是最重要的。（鈴聲）校長能出差，老師能休息，但學(xué)校一日無鈴聲必定大亂。整個學(xué)校就是在鈴聲的統(tǒng)一指揮下，步調(diào)一致，統(tǒng)一協(xié)調(diào)地工作著。這個鈴是按一定的時間安排來響的，我們能稱之為“時序��時間的次序”。一個由人組成的單位尚且要有一定的時序，計算機(jī)當(dāng)然更要有嚴(yán)格的時序。事實上，計算機(jī)更象一個大鐘，什么時候分針動，什么時候秒針動，什么時候時針動，都有嚴(yán)格的規(guī)定，一點也不能亂。計算機(jī)要完成的事更復(fù)雜，所以它的時序也更復(fù)雜。
我們已知，計算機(jī)工作時，是一條一條地從ROM中取指令，然后一步一步地執(zhí)行，我們規(guī)定：計算機(jī)訪問一次存儲器的時間，稱之為一個機(jī)器周期。這是一個時間基準(zhǔn)，好象我們?nèi)擞谩懊搿弊鳛槲覀兊臅r間基準(zhǔn)一樣，為什么不干脆用“秒”，多好，很習(xí)慣，學(xué)下去我們就會知道用“秒”反而不習(xí)慣。
一個機(jī)器周期包括12個時鐘周期。下面讓我們算一下一個機(jī)器周期是多長時間吧。設(shè)一個單片機(jī)工作于12M晶體震蕩器，它的時鐘周期是1/12（微秒）。它的一個機(jī)器周期是12*（1/12）也就是1微秒。（請計算一個工作于6M晶體震蕩器的單片機(jī)，它的機(jī)器周期是多少）。
MCS-51單片機(jī)的所有指令中，有一些完成得比較快，只要一個機(jī)器周期就行了，有一些完成得比較慢，得要2個機(jī)器周期，還有兩條指令要4個機(jī)器周期才行。這也不難再解，不是嗎？我讓你掃地的執(zhí)行要完成總得比要你完成擦黑板的指令時間要長。為了恒量指令執(zhí)行時間的長短，又引入一個新的概念：指令周期。所謂指令周期就是指執(zhí)行一條指令的時間。INTEL對每一條指令都給出了它的指令周期數(shù)，這些數(shù)據(jù)，大部份不需要我們?nèi)ビ洃?，但是有一些指令是需要記住的，如DJNZ指令是雙周期指令。
下面讓我們來計算剛才的延時。首先必須要知道晶體震蕩器的頻率，我們設(shè)所用晶體震蕩器為12M，則一個機(jī)器周期就是1微秒。而DJNZ指令是雙周期指令，所以執(zhí)行一次要2個微秒。一共執(zhí)行62500次，正好125000微秒，也就是125毫秒。
練習(xí)：設(shè)計一個延時100毫秒的延時程序。
要點分析：1、一個單元中的數(shù)是否能超過255。2、如何分配兩個數(shù)。
三、復(fù)位電路
一、復(fù)位方式
⒈ 復(fù)位條件
RST引腳保持2個機(jī)器周期以上的高電平。
⒉ 復(fù)位電路

〈單片機(jī)復(fù)位電路〉
⒊ 復(fù)位后CPU狀態(tài)
PC： 0000H TMOD： 00H
Acc： 00H TCON： 00H
B： 00H TH0： 00H
PSW： 00H TL0： 00H
SP： 07H TH1： 00H
DPTR：0000H TL1： 00H
P0～P3：FFH SCON： 00H
IP：×××00000B SBUF： 不定
IE：0××00000B PCON： 0×××0000B
任何單片機(jī)在工作之前都要有個復(fù)位的過程，復(fù)位是什么意思呢？它就象是我們上課之前打的預(yù)備鈴。預(yù)備鈴一響，大家就自動地從操場、其它地方進(jìn)入教室了，在這一段時間里，是沒有老師干預(yù)的，對單片機(jī)來說，是程序還沒有開始執(zhí)行，是在做準(zhǔn)備工作。顯然，準(zhǔn)備工作不需要太長的時間，復(fù)位只需要5ms的時間就能了。如何進(jìn)行復(fù)位呢？只要在單片機(jī)的RST管腳上加上高電平，就能了，按上面所說，時間不少于5ms。為了達(dá)到這個要求，能用很多種辦法，這里供給一種供參考，見圖1。實際上，我們在上一次實驗的圖中已見到過了。
這種復(fù)位電路的工作原理是：通電時，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是RST管腳上為高電平，然后電源通過電阻對電容充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定程序，即為低電平，單片機(jī)開始正常工作。