51單片機(jī)定時(shí)器初值的計(jì)算

什么是時(shí)鐘周期？什么是機(jī)器周期？什么是指令周期？

時(shí)鐘周期也稱為振蕩周期，定義為時(shí)鐘脈沖的倒數(shù)（可以這樣來(lái)理解，時(shí)鐘周期就是單片機(jī)外接晶振的倒數(shù)，例如12M的晶振，它的時(shí)間周期就是1/12 us），是計(jì)算機(jī)中最基本的、最小的時(shí)間單位。在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，CPU僅完成一個(gè)最基本的動(dòng)作。對(duì)于某種單片機(jī)，若采用了1MHZ的時(shí)鐘頻率，則時(shí)鐘周期為1us；若采用4MHZ的時(shí)鐘頻率，則時(shí)鐘周期為250ns。由于時(shí)鐘脈沖是計(jì)算機(jī)的基本工作脈沖，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏（使計(jì)算機(jī)的每一步都統(tǒng)一到它的步調(diào)上來(lái)）。顯然，對(duì)同一種機(jī)型的計(jì)算機(jī)，時(shí)鐘頻率越高，計(jì)算機(jī)的工作速度就越快。但是，由于不同的計(jì)算機(jī)硬件電路和器件的不完全相同，所以其所需要的時(shí)鐘周頻率范圍也不一定相同。我們學(xué)習(xí)的8051單片機(jī)的時(shí)鐘范圍是1.2MHz-12MHz。 在8051單片機(jī)中把一個(gè)時(shí)鐘周期定義為一個(gè)節(jié)拍（用P表示），二個(gè)節(jié)拍定義為一個(gè)狀態(tài)周期（用S表示）。

機(jī)器周期

在計(jì)算機(jī)中，為了便于管理，常把一條指令的執(zhí)行過(guò)程劃分為若干個(gè)階段，每一階段完成一項(xiàng)工作。例如，取指令、存儲(chǔ)器讀、存儲(chǔ)器寫等，這每一項(xiàng)工作稱為一個(gè)基本操作。完成一個(gè)基本操作所需要的時(shí)間稱為機(jī)器周期。一般情況下，一個(gè)機(jī)器周期由若干個(gè)S周期（狀態(tài)周期）組成。8051系列單片機(jī)的一個(gè)機(jī)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(jié)拍（用P表示），二個(gè)節(jié)拍定義為一個(gè)狀態(tài)周期（用S表示），8051單片機(jī)的機(jī)器周期由6個(gè)狀態(tài)周期組成，也就是說(shuō)一個(gè)機(jī)器周期=6個(gè)狀態(tài)周期=12個(gè)時(shí)鐘周期。

指令周期

指令周期是執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間，一般由若干個(gè)機(jī)器周期組成。指令不同，所需的機(jī)器周期數(shù)也不同。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的的單字節(jié)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(zhí)行，不再需要其它的機(jī)器周期。對(duì)于一些比較復(fù)雜的指令，例如轉(zhuǎn)移指令、乘法指令，則需要兩個(gè)或者兩個(gè)以上的機(jī)器周期。
通常含一個(gè)機(jī)器周期的指令稱為單周期指令，包含兩個(gè)機(jī)器周期的指令稱為雙周期指令。

一、10MS定時(shí)器初值的計(jì)算：

1.晶振12M

12MHz除12為1MHz，也就是說(shuō)一秒=1000000次機(jī)器周期。10ms=10000次 機(jī)器周期。
65536-10000=55536(d8f0)
TH0=0xd8，TL0=0xf0
2.晶振11.0592M

11.0592MHz除12為921600Hz，就是一秒921600次機(jī)器周期，10ms=9216次機(jī)器周期。
65536-9216=56320(dc00)
TH0=0xdc，TL0=0x00

二、50MS定時(shí)器初值的計(jì)算：

1.晶振12M
12MHz除12為1MHz，也就是說(shuō)一秒=1000000次機(jī)器周期。50ms=50000次 機(jī)器周期。

65536-50000=15536(3cb0)

TH0=0x3c，TL0=0xb0

2.晶振11.0592M

11.0592MHz除12為921600Hz，就是一秒921600次機(jī)器周期，50ms=46080次機(jī)器周期。

65536-46080=19456(4c00)

三、使用說(shuō)明

以12M晶振為例：每秒鐘可以執(zhí)行1000000次機(jī)器周期個(gè)機(jī)器周期。而T 每次溢出最多65536 個(gè)機(jī)器周期。我們盡量應(yīng)該讓溢出中斷的次數(shù)最少(如50ms)，這樣對(duì)主程序的干擾也就最小。 開(kāi)發(fā)的時(shí)候可能會(huì)根據(jù)需要更換不同頻率的晶振(比如c51單片機(jī)，用11.0592M的晶振，很適合產(chǎn)生串口時(shí)鐘，而12M晶振很方便計(jì)算定時(shí)器的時(shí)間)，使用插接式比較方便。
對(duì)12MHz 1個(gè)機(jī)器周期 1us 12/fosc = 1us

方式0 13位定時(shí)器最大時(shí)間間隔 = 2^13 = 8.192ms

方式1 16位定時(shí)器最大時(shí)間間隔 = 2^16 = 65.536ms

方式2 8位定時(shí)器最大時(shí)間間隔 = 2^8 = 0.256ms =256 us 定時(shí)5ms，計(jì)算計(jì)時(shí)器初值 M = 2^K-X*Fosc/12 12MHz 方式0: K=13,X=5ms,Fosc=12MHz 則 M = 2^13 - 5*10^(-3)*12*10^6/12= 3192 = 0x0C78 THx = 0CH,TLx = 78H,
方式1: K=16,X=5ms,Fosc=12MHz 則 M = 2^16 - 5*10^(-3)*12*10^6/12= 60536 = 0xEC78 THx = ECH,TLx = 78H,

50ms 12MHz THx = 3CH,TLx = B0H, 10ms THx = D8H,TLx = F0H,

方式2: 最大時(shí)間 2^8Fosc/12 = 0.256ms