我們現來(lái)理解幾個(gè)比較重要的概念：

 

時(shí)鐘周期：

 

時(shí)鐘周期也叫振蕩周期或晶振周期，即晶振的單位時(shí)間發(fā)出的脈沖數，一般有外部的振晶產(chǎn)生，比如12MHZ=12×10的6次方，即每秒發(fā)出12000000個(gè)脈沖信號，那么發(fā)出一個(gè)脈沖的時(shí)間就是時(shí)鐘周期，也就是1/12微秒。通常也叫做系統時(shí)鐘周期。是計算機中最基本的、最小的時(shí)間單位。

 

在8051單片機中把一個(gè)時(shí)鐘周期定義為一個(gè)節拍(用P表示)，二個(gè)節拍定義為一個(gè)狀態(tài)周期(用S表示)。

 

機器周期：

 

在計算機中，為了便于管理，常把一條指令的執行過(guò)程劃分為若干個(gè)階段，每一階段完成一項工作。例如，取指令、存儲器讀、存儲器寫(xiě)等，這每一項工作稱(chēng)為一個(gè)基本操作。完成一個(gè)基本操作所需要的時(shí)間稱(chēng)為機器周期。一般情況下，一個(gè)機器周期由若干個(gè)S周期(狀態(tài)周期)組成。8051系列單片機的一個(gè)機器周期同6個(gè)S周期(狀態(tài)周期)組成。前面已說(shuō)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘周期定義為一個(gè)節拍(用P表示)，二個(gè)節拍定義為一個(gè)狀態(tài)周期(用S表示)，8051單片機的機器周期由6個(gè)狀態(tài)周期組成，也就是說(shuō)一個(gè)機器周期=6個(gè)狀態(tài)周期=12個(gè)時(shí)鐘周期。

 

在標準的51單片機中，一般情況下，一個(gè)機器周期等于12個(gè)時(shí)鐘周期，也就是機器周期=12*時(shí)鐘周期，(上面講到的原因)如果是12MHZ，那么機器周期=1微秒。單片機工作時(shí)，是一條一條地從RoM中取指令，然后一步一步地執行。單片機訪(fǎng)問(wèn)一次存儲器的時(shí)間，稱(chēng)之為一個(gè)機器周期，這是一個(gè)時(shí)間基準。

 

機器周期不僅對于指令執行有著(zhù)重要的意義，而且機器周期也是單片機定時(shí)器和計數器的時(shí)間基準。例如一個(gè)單片機選擇了12MHZ晶振，那么當定時(shí)器的數值加1時(shí)，實(shí)際經(jīng)過(guò)的時(shí)間就是1us，這就是單片機的定時(shí)原理。

 

但是在8051F310中，CIP-51 微控制器內核采用流水線(xiàn)結構，與標準的 8051 結構相比指令執行速度有很大的提高。在一個(gè)標準的 8051 中，除 MUL和 DIV以外所有指令都需要 12 或 24 個(gè)系統時(shí)鐘周期，最大系統時(shí)鐘頻率為 12-24MHz。而對于 CIP-51 內核，70%的指令的執行時(shí)間為 1或2個(gè)系統時(shí)鐘周期，只有 4 條指令的執行時(shí)間大于 4 個(gè)系統時(shí)鐘周期。 所以在計算定時(shí)器的值時(shí)要注意這里的變化。

 

指令周期

 

指令周期是執行一條指令所需要的時(shí)間，一般由若干個(gè)機器周期組成。指令不同，所需的機器周期數也不同。對于一些簡(jiǎn)單的的單字節指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即譯碼執行，不再需要其它的機器周期。對于一些比較復雜的指令，例如轉移指令、乘法指令，則需要兩個(gè)或者兩個(gè)以上的機器周期。

 

系統時(shí)鐘：

 

系統時(shí)鐘：系統時(shí)鐘就是CPU指令運行的頻率，這個(gè)才是CPU真正的頻率。

 

單片機內部所有工作，都是基于由晶振產(chǎn)生的同一個(gè)觸發(fā)信號源，由這個(gè)信號來(lái)同步協(xié)調工作步驟，我們把這個(gè)信號稱(chēng)為系統時(shí)鐘，系統時(shí)鐘一般由晶振產(chǎn)生，但在單片機內部系統時(shí)鐘不一定等于晶振頻率，有可能小于晶振頻率，也有可能大于晶振頻率，具體是多少由單片機內部結構決定，正常情況和晶振頻率會(huì )存在一個(gè)整數倍關(guān)系。系統時(shí)種是整個(gè)單片機工作節奏的基準，它每振蕩一次，單片機就被觸發(fā)執行一次操作。

 

一般來(lái)說(shuō),單片機只有一個(gè)時(shí)鐘源.用了外部晶振,就不用內部RC,用了內部RC,就不用外部晶振.振蕩器振蕩,產(chǎn)生周期波.單片機在這樣的周期波的作用一下有規律的一拍一拍的工作,波的頻率越高,單片工作得就越快,波的頻率越低,單片機工作得就越慢。

 

有了以上的概念以后，就可以正確的理解定時(shí)器的工作原理了，在8051F310單片機中，有3個(gè)定時(shí)器，如果定時(shí)器1工作在模式1下，如工作模式1下，是16位的計時(shí)器，最大數值是65535,當再加1時(shí)(=65536)，就會(huì )發(fā)生溢出，產(chǎn)生中斷，所以如果我們要它計1000個(gè)數， 那么定時(shí)初值就是65536-1000，結果就是64536，這個(gè)值送給TH、TL，因為是16進(jìn)制的，所以高位是64536/256取商，低位是64536%6取余。

 

再者，就是每一計數的時(shí)間是多久?一般我們取12M晶振時(shí)，一個(gè)周期剛好是1us，計數1000個(gè)就是1ms，這是因為標準的51單片機是12時(shí)鐘周期的(STC有6時(shí)鐘和1時(shí)鐘方式)。那么，如果我們晶振是12M，就比較好算，如果是其它的，就用12去除好了。比如是6M的，那么就是12/6=2，每個(gè)計數是2us，那么你要定時(shí)1ms就只要計數500個(gè)即可以。

 

定時(shí)器的初值跟定時(shí)器的工作方式，跟晶振頻率都有關(guān)系。一個(gè)機器周期Tcy=晶振頻率X12，計數次數N=定時(shí)時(shí)間t/機器周期Tcy，那么初值就X=65536-N，得出的數化成十六進(jìn)制就行了。這里是用定時(shí)器O工作方式1做例子，如果是其它工作方式，就不能是65535了。工作方式0是8192，方式2，3是256。這里有一個(gè)公式：

 

TH=(65536-time/(12/ft))/256

 

其中，time就是要延時(shí)的100ms(要取100000us)，ft是晶振頻率。這個(gè)式子又可以簡(jiǎn)化成

 

TH=(65536-time*ft/12)/256

 

TL=(65536-time*ft/12)%6

 

在一本書(shū)上還看到了這樣計算定時(shí)初值的：

 

TH0=-(50235/256); //重裝100ms定時(shí)初值

 

TL0=-(50235%6); ///這里使用的6M晶體，

 

這里是6M晶體，延時(shí)100ms，那么按上面講的原理，6M是每個(gè)計數為2us，100ms定時(shí)就是計數50000個(gè)。

 

那么，定時(shí)器初值要 65536-50000=15536，轉成16進(jìn)是3CB0。這就是要送給TH(=3C) 和TL(=B0)的值。

 

程序中寫(xiě) TH0=-(50235/256);其實(shí)它是這樣的TH0=0x100-(50235/256); 在51中，取負數，其結果就是它的值取反+1，也可以用0x100(十進(jìn)制的256)去減，結果是多少呢?結果就是3C。