单片机的机器周期

1. 什么是单片机机器周期

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来理解，即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。
参考资料来源：吴鉴鹰吧
贡献文档：网络文库《吴鉴鹰单片机项目实战精讲》
参考实例：吴鉴鹰单片机开发板

2. 如何判断单片机的机器周期

T机器
=
T晶振/分频系数
T晶振相信不用我说了，就是你用的多大的晶振
分频系数因不同的单片机而不同，普通的8051，像AT89S5X系列的，分频系数是固定的12；
STC的单片机，如STC89S5X系列的，分频系数有两种，可能是6，可能是12，这在你下载程序的时候，用STC官方的下载软件选择；STC12系列，STC15系列的，分频系数有三种，可能是1，可能是6，也可能是12；
中颖的分频系数只是1；
其他的51单片机楼主就要自己看手册了。
其他的非51内核的单片机，分频系统全是1；
也就是说，分频系统越小，单片机越快；
当分频系数为1时，机器周期就等于晶振周期，机器周期
=
晶振频率的倒数。

3. 51单片机晶振频率分别为11.0592MHz机器周期分别为多少

12/11.0592微秒，51单片机的一个机器周期等于12个振荡周期（晶振频率的倒数）。

1.大部分51单片机1个机器周期=12个时钟周期（或振荡周期），有些增强型的1个机器周期=1个时钟周期（或振荡周期），如stc12系列，stc15系列

2.51单片机的机器周期=1/晶振频率；当晶振频率=11.0592MHz，1个机器周期=12个时钟周期（或振荡周期）时，机器周期=12/11.0592微秒。

(3)单片机的机器周期扩展阅读：

1、使用用户板的晶振：仿真器晶振旁有两组跳线用来切换内部晶振和用户板晶振，当两个短路块位于仿真器晶振一侧时，默认使用仿真板上的晶振（11.0592MHz）, 当两个短路块位于电容一侧时，使用用户板的晶振。

2、为便于调试带看门狗的用户板，仿真器的复位端未与用户板复位端相连；故仿真器的复位按钮只复位仿真器，不复位用户板；若要复位用户板，请使用用户板复位按钮。

4. 单片机中的晶振周期、系统时钟周期、机器周期各是什么它们之间有何关系

晶振周期：晶振的振荡周期就是时钟周期，比如12M晶振时钟周期是1/12M；机器周期是单片机执行指令所消耗的最小时间单位。比如51是12分频，51的1个机器周期划分为6个状态周期、12个节拍；12M晶振机器周期是1/12M*12=1S；

时钟周期：也称为振荡周期, 定义为时钟脉冲的倒数 (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 1/12 us) , 是计算机中最基本的、 最小的时间单位。

机器周期：单片机完成一次完整的具有一定功能的动作所需的时间周期。如一次完整的读操作或写操作对应的时间。一个机器周期＝6个状态周期。【指令周期】： 执行完某条指令所需要的时间周期，一般需要1～4个机器周期，如MUL AB指令是四机器周期指令。一个指令周期＝1～4个机器周期。

关系：时钟周期，是晶振频率的倒数。 状态周期，是时钟周期的二倍。机器周期，是时钟周期的12 倍。 如：晶振频率是 12MHz，时钟周期就是，(1/12)us。 状态周期就是，(2/12)us。机器周期就是，(12/12)=1us。

(4)单片机的机器周期扩展阅读

例如：在MCS-51单片机的时钟周期与振荡周期是相等的，12M晶振，振荡周期就是（1/12M）s，
机器周期的时序，由12个时钟周期（12T）组成，在一些增强型的51单片机中，机器周期缩短为6T，甚至1T，以提高总线访问速率。（飞利浦降为6T，STC已降为1T）

5. 51单片机的机器周期和晶振频率有何关系当fOSC=8MHz时,机器周期是多少

机器周期X振荡频率= 12。当fosc=8MHz时，机器周期为1.5微秒。

因为规定一个机器周期为12个振荡周期，而振荡周期是振荡频率fosc的倒数，所以一个机器周期=12/fosc，当fosc=8MHz时，代入公式，机器周期为12/（8MHz）s，即1.5us。

(5)单片机的机器周期扩展阅读：

51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的最早是Intel的8004单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8004单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列（如AT89C51），它广泛应用于工业测控系统之中。

对于单片机中周期定义：

振荡周期：单片机外接石英晶体振荡器的周期。如外接石英晶体的频率若为12MHz（如上图），那么其振荡周期就是1/12微秒。

机器周期：单片机完成一次完整的具有一定功能的动作所需的时间周期。如一次完整的读操作或写操作对应的时间。一个机器周期＝6个状态周期=12个振荡周期。

6. 单片机时钟频率为6MHZ,机器周期为多少

也称时钟周期，是指为单片机提供时钟信号的振荡源的周期（也叫时钟周期），当采用6MHz晶振时，一个振荡周期是1/6M秒。

状态周期：每个状态周期为时钟周期的2倍，一个状态周期为，2/6M秒。

机器周期：一个机器周期包含6个状态周期，也就是12个时钟周期，一个状态周期为12/6M秒。

指令周期：它是指CPU完成一条操作的所需的全部时间。每条指令执行时间都是有一个或几个机器周期组成。MCS-51系统中，有单周期指令、双周期指令和四周期指令。

(6)单片机的机器周期扩展阅读：

微处理器内通过内部总线把ALU、计数器、寄存器和控制部分互联，并通过外部总线与外部的存储器、输入输出接口电路联接。外部总线又称为系统总线，分为数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB。通过输入输出接口电路，实现与各种外围设备连接。

接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器反相放大器（该放大器构成片内振荡器振荡器的频率是晶体振荡频率）和时钟发生器的输入端；若使用外部时钟时，该引脚接地（对于HMOS单片机）或悬空（对于CHMOS单片机）。

7. 一个单片机晶振频率为6MHZ,那么,一个机器周期是多少

12*时钟周期=12*（1/6）us。

振荡周期：石英振荡器的振荡周期，为频率的导数，如石英频率为12MHz12MHz，在振荡周期为1/12us1/12us。

状态周期：单片机完成一个最基本动作需要的时间周期，1个状态周期=2个振荡周期，单片机完成一次完整的具有一定功能的动作所需要的时间周期，1个机器周期=6个状态周期=12个振荡周期，如石英频率为12MHz12MHz，则一个机器周期为1us1us。

(7)单片机的机器周期扩展阅读：

注意事项：

晶振的选型，选择合适的晶振对单片机来说非常重要，在选择晶振的时候至少必须考虑谐振频点、负载电容、激励功率、温度特性长期稳定性等参数。合适的晶振才能确保单片机能够正常工作。

电容引起的晶振不稳定，晶振电路中的电容C1和C2两个电容对晶振的稳定性有很大影响，每一种晶振都有各自的特性，所以必须按晶振生产商所提供的数值选择外部元器件。通常在许可范围内，C1，C2值越低越好，C值偏大虽有利于振荡器的稳定，但将会增加起振时间。

8. 什么是单片机的机器周期，震荡周期和指令周期

(1)振荡周期：也称时钟周期，是指为单片机提供时钟信号的振荡源的周期，一般实验板上为11.0592MHZ，12MHZ和24MHZ用的也比较多。
■ （2）状态周期：每个状态周期为时钟周期的2倍，是振荡周期经二分频后得到的。
■ （3）机器周期：一个机器周期包含6个状态周期S1~S6，也就是12个时钟周期。在一个机器周期内，CPU可以完成一个独立的操作。
■ （4）指令周期：它是指CPU完成一条操作的所需的全部时间。

9. 什么是单片机的机器周期、震荡周期和指令周期他们之间是什么关系

机器周期

计算机中，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一个阶段完成一项工作。

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。

振荡周期

振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数（时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时钟周期就是1/12us），是计算机中的最基本的、最小的时间单位。
在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，控制着计算机的工作节奏。时钟频率越高，工作速度就越快。

指令周期

执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成。指令不同，所需的机器周期也不同。

三者的关系:振荡周期是最小单位,机器周期需要1个或多个振荡周期,指令周期需要1个或多个机器周期;机器周期指的是完成一个基本操作的时间,这个基本操作有时可能包含总线读写,因而包含总线周期,但是有时可能与总线读写无关,所以,并无明确的相互包含的关系。

(9)单片机的机器周期扩展阅读

单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。

从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。

发展历史

单片机（Microcontrollers）诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。

随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。

90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。

而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。高端的32位Soc单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。

当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。