义隆单片机课堂
EM78P447S单片机入门与实作系列讲座

在编程时经常需要在程序的执行过程中插入一段延迟时间，对此有两种方案可供选择：一是利用片内的硬件资源——可编程定时器TCC；二是采用软件手段——插入一段延时程序。在此先介绍后一种方法。如果延迟时间较短，可以连续插入几条空操作指令NOP；如果延迟时间较长，可以插入一段循环结构的（单一循环或者多重循环的）延时程序。

在编写延时程序之前，必须对EM78P447S单片机指令系统中的每一条指令的执行时间以及指令周期T\(_{INS}\)有所了解。在58条指令构成的指令系统中，6条无条件跳转指令（即JMP，CALL，RET，RETL，RETI和TBL）占用2个指令周期；6条条件跳转指令（即DJZ，DJZA，JZ，JZA，JBC和JBS），当条件为真发生跳转时需要占用2个指令周期，当条件为假不发生跳转时仅占用1个指令周期；其余指令都仅占用1个指令周期。另外，还应搞清单片机时基振荡器的工作频率f\(_{osc}\)（即用户所选用的晶振频率），以便确定时钟周期（T\(_{OSC}\)=1/f\(_{osc}\)）和指令周期（默认状态为T\(_{INS}\)=4T\(_{OSC}\)，也可以改设为T\(_{INS}\)=2T\(_{OSC}\)，设定方法以后在烧写器的用法中介绍），以及程序执行时间的累计办法。

[例1] 本例中提供了设计手法不同、延迟时间也不同的3个延时子程序。首先定义两个循环控制变量N和M，用于保存决定延时长短的时间常数。为了便于计算，每条指令后面的注释部分中都给出了指令周期数（括号内的数字）。

N == 20H ； 定义寄存器变量N

M == 21H ；定义寄存器变量M

DELAY1：
MOV A，@X ；（1）循环变量初始值X（待定）经A转送N

MOV N，A ；（1）

LOOP： DJZ N ；（1\2）N-1送N并判断结果=0？是！跳出循环

JMP LOOP ；（2）否！循环回去

RET ；（2）返回调用程序

；——————————————

；0.8ms延时子程序

；——————————————

DELAY2：
MOV A，@100 ；（1）循环变量初始值100经A转送N

MOV N，A ；（1）

LOOP： NOP ；（1）填充空操作

NOP ；（1）

NOP ；（1）

NOP ；（1）

NOP ；（1）

DJZ N ；（1/2）N-1送N并判断结果=0？是！跳出循环

JMP LOOP ；（2）否！循环回去

RET ；（2）返回调用程序

；——————————————

；100ms延时子程序

；——————————————

DELAY3：
MOV A，@133 ；（1）外循环变量初始值经A转送M

MOV M，A ；（1）

LOOP1：MOV A，@251 ；（1）内循环变量初始值经A转送N

MOV N，A ；（1）

LOOP2： DJZ Z ；（1/2）N-1=0？是！跳出内层循环

JMP LOOP2 ；（2）否！循环回去

DJZ M ；（1/2）M-1=0？是！跳出外层循环

JMP LOOP1 ；（2）否！循环回去

RET ；（2）返回调用程序

执行上述延时子程序DELAY1所需指令周期个数=1+1+[（1+2）×（X-1）+2]+2。式中的“1+1”对应两条MOV指令：“1+2”对应DJZ（非跳转）和JMB指令；“X”是循环变量递减的次数，“X-1”是循环次数，由于DJZ指令的执行过程是先递减后判断再跳转，所以循环的次数比递减的次数小1；接下来的“2”对应DJZ（成功跳转）指令；最后的“2”对应RET指令。当时钟晶振选用4MHz、指令周期设定为“4”个时钟周期时，每个指令周期T\(_{INS}\)为1μs（T\(_{INS}\)=4T\(_{OSC}\)=4/f\(_{osc}\)）。在上面的计算式中，当时间常数X=1时，延时=1+1+2+2=6T\(_{INS}\)=6μs；当X=99时，延时=1+1+（1+2）×（99-1）+2+2=300T\(_{INS}\)=300μs=0.3ms。

在延时子程序DELAY1中，由于保存X的是一个RAM单元，X的取值范围只能为0～255，这就使得最大延迟时长受到限制。可以利用在循环体内填充NOP指令的方法来加大延时，从而构成延时子程序DELAY2，不过程序长度会明显增加。它的延时=1+1+（5+1+2）×（100-1）+2+2=798TINS=798μs≈0.8ms。

如果希望既要加大延迟时间又要程序尽量短小，最好采用多重循环程序结构。延时子程序DELAY3就是一个二重循环结构，其延时=2+[2+（1+2）×（251-1）+2+1+2]×（133-1）+2+2=99930TINS=99.930ms≈100ms。

在利用上述各子程序实现延时时，若将调用它的CALL指令的执行时间也考虑在内的话，则延迟时间就又多了2个指令周期。

在单片机的开发应用中，经常用到查表程序，来实现代码转换、索引或翻译等。下面就以7段LED数码管显示驱动程序设计作为讲解的范例。LED数码管内部包含8只发光二极管，其中7只发光二极管构成字型笔段（a～g），1只发光二极管构成小数点（dp）。对于任何一只发光二极管，只要阳极为高电平、阴极为低电平，并且电位差高于其阈值（约为1.7～2.1V）就会被点亮。根据各二极管公共端连接方式的不同，又有共阴极和共阳极LED数码管之分，如图1所示。驱动LED点亮的笔段码和LED所显字符之间的关系如表1所示。需要进一步说明的是，笔段码的内容不仅会随着数码管共阴或共阳类型的不同而变化，还与数码管连接单片机端口引脚的顺序有关。

EM78P447S单片机的查表程序可以利用其“子程序带值返回指令RETL”来实现。思路是，采用若干条携带着笔段码的RETL指令按索引值的顺序排列在一起，来构成一张数据表。然后以表头为参照，以被显数字为索引值（或叫偏移量），到表中查找对应被显数字的笔段码。具体方法是，采用带有入口参数和出口参数的子程序结构，用数据表来构成子程序的主体部分。在子程序的开头安放一条修改程序计数器PC值的指令，来实现子程序内部的跳转，以实现索引。

查表过程是，在主程序中先把被显数字——索引值，作为笔段码在数据表中的地址偏移量存入A，以便向子程序传递参数，接着调用子程序。子程序的第一条指令将A中的地址偏移量取出并与程序计数器PC的当前值叠加，则程序就自动会跳到携带着所需笔段码的RETL指令处。由该指令将笔段码装入A中，以便向主程序传递参数，然后返回主程序。

[例2]
假设用8位端口P6作为一只“共阴极”LED数码管的驱动端口（连接顺序同图1）。现在要求把寄存器单元20H中的低音字节作为一位十六进制数送到LED显示。欲采用端口P6作驱动，需要将该端口的各引脚全部设置为输出，方法是将P6端口的“方向控制寄存器IOC6”的各位全部清零。另外，从主程序到子程序传递参数（就是被显数字，也是用于查表的地址偏移量）以及从子程序到主程序返回参数（即查到的被显数字的笔段码）用的都是累加器A。程序如下：

PC == 02H ；声明寄存器PC的地址为02H

STATUS == 03H ；声明寄存器STATUS的地址为03H

P6 == 06H ；声明寄存器P6的地址为06H

IOC6 == 06H ；声明寄存器IOC6的地址为06H

；——————————————

；主程序

；——————————————

ORG 0FFFH ；设置复位矢量

JMP MAIN ；跳转到主程序

ORG 003H ；设置主程序起始

地址

MAIN：
MOV A，@00H

；把P6口脚方向控制数据00H送A

IOW IOC6 ；经过A设定P6口

各脚全为输出

MOV A，20H ；把20H单元的

数据送A

AND A，@0FH ；屏蔽掉高4位后作为查表地址偏移量

CALL CONVERT ；调用数码转

换子程序

MOV A，P6 ；将查得结果送

P6端口显示

STOP：
JMP STOP ；停机，原地踏步

；——————————————

；查表（即转换）子程序

；——————————————

CONVERT：
；子程序名称，也是

子程序入口地址标号

TBL ；把A内容叠加到PC的

低8位上形成跳转

TABLE：

数据表可以看成是由16条RETL指令构成，表头为“TABLE”。当程序跳转到子程序，便开始执行“TBL”指令，同时，程序计数器的当前值已经指向表头。在此基础上再叠加预存在A中的表内地址偏移量。假设该偏移量为8，则叠加后的PC值指向“RETL 7FH”指令，其中7FH即为数字8的显示笔段码。使程序跳转到该指令并执行它，执行后便返回到主程序，同时将7FH装入A中。

本刊今年第6期介绍的MASM78汇编器，读者可到本刊网站上下载：www.radio.com.cn。

大海创作室