單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。

單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機等

單片機周期關(guān)系縮略圖

1、時鐘周期

時鐘周期：即振蕩周期，為外接單片機的晶振倒數(shù)，例如一個4MHZ的晶振，則時鐘周期為0.25us（1/4MHZ）；

在一個時鐘周期里，CPU完成一個最基本的動作。所以是計算機中最小的，最基本的時間單位。

在MCS-51中時鐘周期也稱振蕩周期，振蕩周期也稱為晶振周期，振蕩周期是單片機的基本時間單位。8051把一個振蕩周期定義為一個節(jié)拍（用P表示），兩個節(jié)拍為一個狀態(tài)周期。

振蕩器脈沖信號經(jīng)過時鐘電路二分頻之后產(chǎn)生的單片機時鐘信號的周期（用S表示）稱為狀態(tài)周期。故一個狀態(tài)周期S包含2個節(jié)拍，前一時鐘周期稱為P1節(jié)拍，后一時鐘周期稱為P2節(jié)拍。

若時鐘晶振的振蕩頻率為fosc，則振蕩周期Tosc=（1/fosc）。如：晶振頻率為12MHZ，則振蕩周期Tosc=（1/12us）。

2、狀態(tài)周期

在8051中，狀態(tài)周期由兩個時鐘周期組成；一個時鐘周期被稱為一個節(jié)拍（P），兩個時鐘周期稱為一個狀態(tài)周期（S）。它是時鐘周期的兩倍。

3、機器周期

在計算機中，為了便于管理，常把一條指令的執(zhí)行過程劃分為若干個階段，每一階段完成一項工作。例如，取指令、存儲器讀、存儲器寫等，這每一項工作稱為一個基本操作。完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期。一般情況下，一個機器周期由若干個S周期（狀態(tài)周期）組成。

8051系列單片機的一個機器周期同6個 S周期（狀態(tài)周期）組成。前面已說過一個時鐘周期定義為一個節(jié)拍（用P表示），二個節(jié)拍定義為一個狀態(tài)周期（用S表示），8051單片機的機器周期由6個 狀態(tài)周期組成，也就是說一個機器周期=6個狀態(tài)周期=12個時鐘周期。 具體計算為：時鐘周期 X cycles。如果單片機是12周期的話，那么機器周期就是T×12。假設(shè)晶振頻率為12M，單片機為12周期的話，那么機器周期就是1us。

例如外接24M晶振的單片機，他的一個機器周期=12/24M 秒;52系列單片機一個機器周期等于12個時鐘周期。設(shè)晶振頻率為12MHz時，52單片機是12T的單片機，即頻率要12分頻。12M經(jīng)過分頻變?yōu)?M，由T=1/f，即一個機器周期變?yōu)?us。

4、指令周期

定義為執(zhí)行一條指令所需的時間。通常，包含一個機器周期的指令稱為單周期指令，比如 MOV指令，CLR指令等。包含兩個機器周期的指令稱為雙周期指令。另外還有四周期指令。

判斷指令是單周期指令還是雙周期指令，最可靠的是查指令表。我在網(wǎng)上找到了一個規(guī)律總結(jié)，此規(guī)律應按照順序進行判斷，前一條原則高于后一條（主要指2～6），按順序檢查到哪一條滿足，就歸屬哪一類：

1、MUL、DIV：僅有的4周期指令

2、包含DPTR和PC的指令均為2周期指令

3、所有的絕對跳轉(zhuǎn)和條件轉(zhuǎn)移指令，均為2周期指令

4、所有包括A寄存器的指令，均為單周期指令

5、位操作指令中，ANL和ORL是2周期指令

6、所有包含立即地址的指令，除INC direct及DEC direct外，均為2周期指令

7、剩下的均為單周期指令。

定時器的工作原理

系統(tǒng)時鐘

系統(tǒng)時鐘：系統(tǒng)時鐘就是CPU指令運行的頻率，這個才是CPU真正的頻率。

單片機內(nèi)部所有工作，都是基于由晶振產(chǎn)生的同一個觸發(fā)信號源，由這個信號來同步協(xié)調(diào)工作步驟，我們把這個信號稱為系統(tǒng)時鐘，系統(tǒng)時鐘一般由晶振產(chǎn)生，但在單片機內(nèi)部系統(tǒng)時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(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，正常情況和晶振頻率會存在一個整數(shù)倍關(guān)系。系統(tǒng)時種是整個單片機工作節(jié)奏的基準，它每振蕩一次，單片機就被觸發(fā)執(zhí)行一次操作。

一般來說，單片機只有一個時鐘源。用了外部晶振，就不用內(nèi)部RC，用了內(nèi)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(guī)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器的工作原理了，在8051F310單片機中，有3個定時器，如果定時器1工作在模式1下，如工作模式1下，是16位的計時器，最大數(shù)值是65535，當再加1時（=65536），就會發(fā)生溢出，產(chǎn)生中斷，所以如果我們要它計1000個數(shù)， 那么定時初值就是65536-1000，結(jié)果就是64536，這個值送給TH、TL，因為是16進制的，所以高位是64536/256取商，低位是64536%6取余。

再者，就是每一計數(shù)的時間是多久？一般我們?nèi)?2M晶振時，一個周期剛好是1us，計數(shù)1000個就是1ms，這是因為標準的51單片機是12時鐘周期的（STC有6時鐘和1時鐘方式）。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，每個計數(shù)是2us，那么你要定時1ms就只要計數(shù)500個即可以。

定時器的初值跟定時器的工作方式，跟晶振頻率都有關(guān)系。一個機器周期Tcy=晶振頻率X12，計數(shù)次數(shù)N=定時時間t/機器周期Tcy，那么初值就X=65536-N，得出的數(shù)化成十六進制就行了。這里是用定時器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。這里有一個公式：

TH=（65536-time/（12/ft））/256

其中，time就是要延時的100ms（要取100000us），ft是晶振頻率。這個式子又可以簡化成

TH=（65536-time*ft/12）/256

TL=（65536-time*ft/12）%6

在一本書上還看到了這樣計算定時初值的：

TH0=-（50235/256）; //重裝100ms定時初值

TL0=-（50235%6）; ///這里使用的6M晶體，

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

那么，定時器初值要 65536-50000=15536，轉(zhuǎn)成16進是3CB0。這就是要送給TH（=3C） 和TL（=B0）的值。

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