新人小白必看 单片机定时器基础概念科普

单片机定时器是工程师在进行电路设计和产品研发过程中，常常用到的重要电子配件之一，其本身所具备的精确计时特性能够帮助工程师快速完成设计工作。而对于刚刚开始接触单片机的新人们来说，需要掌握的不仅是单片机定时器的指令设计，还有一些基础概念也同样是需要牢固掌握的。今天我们将会就三种常见的基础概念知识展开简析和介绍。

时钟周期

时钟周期是单片机定时器在设计应用过程中比较常见的基础概念之一，有时候也会被工程师们称为振荡周期，其含义指的是时钟脉冲的倒数。对于新人工程师们来说，我们可以这样来理解，时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时间周期就是1/12us。这样理解就简单很多了。

在单位换算方面，时钟周期是整个计算机系统中最基本的、最小的时间单位了。在一个时钟周期内，计算机的CPU仅仅能够完成一个最基本的动作。对于某种单片机来说，如果所采用的是1MHZ的时钟频率，则时钟周期为1us。若采用4MHZ的时钟频率，则时钟周期为250ns。由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，它控制着计算机的工作节奏。显然，对同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的工作速度就越快。但是，由于不同的计算机硬件电路和器件的不完全相同，所以其所需要的时钟周频率范围也不一定相同。8051单片机的时钟范围是1.2MHz-12MHz，在8051单片机中把一个时钟周期定义为一个节拍，节拍的单位用字母P来表示，二个节拍定义为一个状态周期，状态周期的单位用字母S来表示。

机器周期

提起机器周期，可能很多刚刚开始学习单片机的同学都不太了解其具体含义，如果我们换一种说法，告诉大家这是一个基本操作所需要的时间，是不是就好理解一些了呢？在单片机定时器的操作过程中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。例如，取指令、存储器读、存储器写等，这每一项工作称为一个基本操作。完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。

通常情况下，在51单片机的运行过程中，一个机器周期一般是由若干个状态周期组成。8051系列单片机的一个机器周期同6个状态周期组成。前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍，二个节拍定义为一个状态周期，8051单片机的机器周期由6个状态周期组成，也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。

指令周期

最后一个要为大家科普的，是单片机定时器的指令周期。这个定义相比较上面的两个周期定义要简单一些，顾名思义，该定义指的是执行一条指令所需要的时间，通常一个指令周期会由若干个机器周期组成。指令不同，所需的机器周期数也不同。对于一些简单的的单字节指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即译码执行，不再需要其它的机器周期。对于一些比较复杂的指令，例如转移指令、乘法指令，则需要两个或者两个以上的机器周期。通常含一个机器周期的指令称为单周期指令，包含两个机器周期的指令称为双周期指令。