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設備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。

單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機，就能起到使產品升級換代的功效，常在產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，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拍（用P表示），兩個節拍為一個狀態周期。

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

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、狀態周期

在8051中，狀態周期由兩個時鐘周期組成；一個時鐘周期被稱為一個節拍（P），兩個時鐘周期稱為一個狀態周期（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。 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經過分頻變為1M，由T=1/f，即一個機器周期變為1us。

4、指令周期

定義為執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。我在網上找到了一個規律總結，此規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、所有的絕對跳轉和條件轉移指令，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

系統時鐘

系統時鐘：系統時鐘就是CPU指令運行的頻率，這個才是CPU真正的頻率。

單片機內部所有工作，都是基于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鐘，系統時鐘一般由晶振產生，但在單片機內部系統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準，它每振蕩一次，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。