51單片機定時器初值的計算

2021-01-08 電子產品世界

什麼是時鐘周期？什麼是機器周期？什麼是指令周期？

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201611/318666.htm時鐘周期時鐘周期也稱為振蕩周期，定義為時鐘脈衝的倒數（可以這樣來理解，時鐘周期就是單片機外接晶振的倒數，例如12M的晶振，它的時間周期就是1/12 us），是計算機中最基本的、最小的時間單位。在一個時鐘周期內，CPU僅完成一個最基本的動作。對於某種單片機，若採用了1MHZ的時鐘頻率，則時鐘周期為1us；若採用4MHZ的時鐘頻率，則時鐘周期為250ns。由於時鐘脈衝是計算機的基本工作脈衝，它控制著計算機的工作節奏（使計算機的每一步都統一到它的步調上來）。顯然，對同一種機型的計算機，時鐘頻率越高，計算機的工作速度就越快。但是，由於不同的計算機硬體電路和器件的不完全相同，所以其所需要的時鐘周頻率範圍也不一定相同。我們學習的8051單片機的時鐘範圍是1.2MHz-12MHz。 在8051單片機中把一個時鐘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。前面已說過一個時鐘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個時鐘周期。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後，立即解碼執行，不再需要其它的機器周期。對於一些比較複雜的指令，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。
通常含一個機器周期的指令稱為單周期指令，包含兩個機器周期的指令稱為雙周期指令。
一、10MS定時器初值的計算：

1.晶振12M

12MHz除12為1MHz，也就是說一秒=1000000次機器周期。10ms=10000次 機器周期。
65536-10000=55536(d8f0)
TH0=0xd8，TL0=0xf0
2.晶振11.0592M

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

二、50MS定時器初值的計算：

1.晶振12M
12MHz除12為1MHz，也就是說一秒=1000000次機器周期。50ms=50000次 機器周期。

65536-50000=15536(3cb0)

TH0=0x3c，TL0=0xb0

2.晶振11.0592M

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

65536-46080=19456(4c00)

TH0=0x4c，TL0=0x00

三、使用說明

以12M晶振為例：每秒鐘可以執行1000000次機器周期個機器周期。而T 每次溢出最多65536 個機器周期。我們儘量應該讓溢出中斷的次數最少(如50ms)，這樣對主程序的幹擾也就最小。 開發的時候可能會根據需要更換不同頻率的晶振(比如c51單片機，用11.0592M的晶振，很適合產生串口時鐘，而12M晶振很方便計算定時器的時間)，使用插接式比較方便。
對12MHz 1個機器周期 1us 12/fosc = 1us

方式0 13位定時器最大時間間隔 = 2^13 = 8.192ms

方式1 16位定時器最大時間間隔 = 2^16 = 65.536ms

方式2 8位定時器最大時間間隔 = 2^8 = 0.256ms =256 us 定時5ms，計算計時器初值 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: 最大時間 2^8Fosc/12 = 0.256ms

十進位數是怎麼來的？ 6MHz 一個機器周期 12/6 = 2us 定時1ms 計數初值x (2^16-x)*2us = 1000usx = 2^16 - 500 ,TH,TL 可置 -500
12MHz 一個機器周期 12/12 = 1us 12MHz 一個機器周期 12/12 = 1us 定時50ms 計數初值x (2^16-x)*1us = 50000usx = 2^16 - 50000 ,TH,TL 可置 -500 定時器 計內部晶振頻率
計數器 計外部輸入CPU腳上的脈衝個數 P3.4(T0) P3.5(T1) 負跳變加一
當晶振為6MHz時，最高計數頻率500KHz

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