


https://www.cnblogs.com/PureHeart/p/11330967.html
https://blog.csdn.net/qq_36243942/article/details/83655339
http://www.easy-key.com/home/article/news_details/aid/5718
我們先來理解幾個比較重要的概念:時間周期、指令周期、機器周期,以及系統時鍾的工作原理。
時鍾周期:
時鍾周期也叫振盪周期或晶振周期,即晶振的單位時間發出的脈沖數,一般有外部的振晶產生,比如12MHZ=12×10的6次方,即每秒發出12000000個脈沖信號,那么發出一個脈沖的時間就是時鍾周期,也就是1/12微秒。通常也叫做系統時鍾周期。是計算機中最基本的、最小的時間單位。
在8051單片機中把一個時鍾周期定義為一個節拍(用P表示),二個節拍定義為一個狀態周期(用S表示)。
機器周期:
在計算機中,為了便於管理,常把一條指令的執行過程划分為若干個階段,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(狀態周期)組成。前面已說過一個時鍾周期定義為一個節拍(用P表示),二個節拍定義為一個狀態周期(用S表示),8051單片機的機器周期由6個狀態周期組成,也就是說一個機器周期=6個狀態周期=12個時鍾周期。
在標准的51單片機中,一般情況下,一個機器周期等於12個時鍾周期,也就是機器周期=12*時鍾周期,(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,是一條一條地從RoM中取指令,然后一步一步地執行。單片機訪問一次存儲器的時間,稱之為一個機器周期,這是一個時間基准。
據 小編了解機器周期不僅對於指令執行有着重要的意義,而且機器周期也是單片機定時器和計數器的時間基准。例如一個單片機選擇了12MHZ晶振,那么當定時器的數值加1時,實際經過的時間就是1us,這就是單片機的定時原理。
但是在8051F310中,CIP-51微控制器內核采用流水線結構,與標准的8051結構相比指令執行速度有很大的提高。在一個標准的8051中,除MUL和DIV以外所有指令都需要12或24個系統時鍾周期,最大系統時鍾頻率為12-24MHz.而對於CIP-51內核,70%的指令的執行時間為1或2個系統時鍾周期,只有4條指令的執行時間大於4個系統時鍾周期。所以在計算定時器的值時要注意這里的變化。
指令周期:
指令周期是執行一條指令所需要的時間,一般由若干個機器周期組成。指令不同,所需的機器周期數也不同。對於一些簡單的的單字節指令,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。對於一些比較復雜的指令,例如轉移指令、乘法指令,則需要兩個或者兩個以上的機器周期。
系統時鍾:
系統時鍾:系統時鍾就是CPU指令運行的頻率,這個才是CPU真正的頻率。
單片機內部所有工作,都是基於由晶振產生的同一個觸發信號源,由這個信號來同步協調工作步驟,我們把這個信號稱為系統時鍾,系統時鍾一般由晶振產生,但在單片機內部系統時鍾不一定等於晶振頻率,有可能小於晶振頻率,也有可能大於晶振頻率,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存在一個整數倍關系。系統時種是整個單片機工作節奏的基准,它每振盪一次,單片機就被觸發執行一次操作。
一般來說,單片機只有一個時鍾源。用了外部晶振,就不用內部RC,用了內部RC,就不用外部晶振。振盪器振盪,產生周期波。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,最大數值是65535,當再加1時(=65536),就會發生溢出,產生中斷,所以如果我們要它計1000個數,那么定時初值就是65536-1000,結果就是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,就是每一計數的時間是多久?一般我們取12M晶振時,一個周期剛好是1us,計數1000個就是1ms,這是因為標准的51單片機是12時鍾周期的(STC有6時鍾和1時鍾方式)。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,每個計數是2us,那么你要定時1ms就只要計數500個即可以。
定時器的初值跟定時器的工作方式,跟晶振頻率都有關系。一個機器周期Tcy=晶振頻率X12,計數次數N=定時時間t/機器周期Tcy,那么初值就X=65536-N,得出的數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是每個計數為2us,100ms定時就是計數50000個。
那么,定時器初值要65536-50000=15536,轉成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,其結果就是它的值取反+1,也可以用0x100(十進制的256)去減,結果是多少呢?結果就是3C。
