《片机技术总结》word版

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1、第一章单片机的内部结构一．单片机的时序1．时序的由来单片机执行指令的过程就是顺序地从ROM（程序存储器）中取出指令一条一条的顺序执行，然后进行一系列的微操作控制，来完成各种指定的动作。它在协调内部的各种动作时必须要有一定的顺序，换句话说就是这一系列微操作控制信号在时间上要有一个严格的先后次序，这种次序就是单片机的时序。2．时序的周期计算机每访问一次存储器的时间，我们把它称为一个机器周期。它是一个时间基准。就象我们日常生活中使用的秒一样。计算机中一个机器周期包括12个振荡周期。振荡周期就是振荡源的周期，也就是我

2、们使用的晶振的时间周期。一个12M的晶振它的时间周期是T=1/f，也就是1/12微秒。那么使用12M晶振的单片机它的一个机器周期就应该等于12*1/12微秒，也就是1uS。在89C51单片机中有些指令只要一个机器周期,而有些指令则需要两个或三个机器周期,另外还有两条指令需要4个机器周期。如何衡量指令执行时间的长短我们就要用到一个新的概念：指令周期—即执行一条指令所需的机器周期.INTEL公司规定了每一条指令执行的机器周期。振荡周期：指振荡源的周期，若为内部产生方式时，为石英晶体的振荡周期。时钟周期：(称S周期

3、)为振荡周期的两倍，时钟周期＝振荡周期P1十振荡周期P2。机器周期：一个机器周期含6个时钟周期(S周期)。指令周期：完成一条指令占用的全部时间。805l的指令周期含1—4个机器周期，其中多数为单周期指令，还有2周期和4周期指令。若fosc＝6MHz，则805l的：振荡周期＝1／6us；时钟周期＝1／3us；机器周期＝2us；指令周期＝2—8us。二．单片机的时钟电路单片机是在一定的时序控制下工作的,时钟是时序的基础。单片机本身就如同一个复杂的同步时序电路,为了保证同步工作方式的实现,电路就要在唯一的时钟信号控

4、制下按时序进行工作。1内部时钟电路在MCS-51单片机的内部有一个高增益的反相放大器，其输入端为引脚XTAL1（19脚），输出端为XTAL2（18脚），我们只要在外部接上两个电容和一个晶振，就能构成一个稳定的自激振荡器，看上面的图，晶振的大小与单片机的振荡频率有关，我们到串行接口时再详细讲解。电容的大小影响着振荡器振荡的稳定性和起振的快速性，通常选择10-30P的瓷片电容或校正电容；另外在设计电路时晶振和电容应尽可能的靠近芯片，以减少PCB板的分布电容保证振荡器工作的稳定性，提高系统的抗干扰能力。2外部时钟电

5、路除了内部时钟方式外，单片机还可以采用引入外部时钟的振荡方式，当我们的系统由多片单片机组成时，为了保证各单片机之间时钟信号的同步，就应当引入唯一的公用的外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲，此时应将XTAL2悬空不用，外部脉冲信号由XTAL1引入。如下图所示。三.单片机并行口的结构分析先来看看输入结构1．输入结构I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数

6、据读入到内部总线，上面图中的两个三角形表示的就是输入缓冲器。CPU将根据不同的指令，分别发出“读端口”或“读引脚”信号，以完成不同的操作，这是由硬件自动完成的，不需要我们操心。读引脚时，也就是把端口作为外部输入线时，首先要通过外部指令把端口锁存器置1，然后再实行读引脚操作，否则就可能读入出错。看上面的图，如果不对端口置1，端口锁存器原来的状态有可能为“0”（Q端为0，Q^为1）加到场效应管栅极的信号为“1”，该场效应管就导通，对地呈现低阻抗,此时即使引脚上输入的信号为“1”，也会因端口的低阻抗而使信号变低，使

7、得外加的1信号读入后不一定是“1”。若先执行置“1”，操作则可以使场效应管截止，引脚信号直接加到三态缓冲器中，实现正确的读入。由于在输入操作时还必须附加一个准备动作，所以这类I/O口被称为“准双向”口。89C51的P0、P1、P2、P3口作为输入时都是“准双向”口。从图中可以看出除了P1口外P0、P2、P3口都还有其他的功能。2．端口的工作原理1）P0口从图中可以看到P0口的内部有一个2选1的选择器，它受内部信号的控制。如果在图中的位置则处在I/O口工作方式，此时相当于一个“准双向口”（输入时须先将口置“1”

8、）。每根口线可以独立定义为输入或输出，但是须在口线上加上拉电阻。如果将开关往另一个方向，则就是另一个功能—作为地址/数据复用总线用。此时不能逐位定义为输入/输出，它有两种用法：当作数据总线用时，输入8位数据；而当作地址总线用时，则输出低8位地址。当P0口作为地址/数据复用总线用之后就再也不能作I/O口使用了。地址/数据复用其实是当单片机的并行口不够用时，需要扩展输入输出口时的一种用法。2）P1口同P