片机技术基础第二章

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1、2.4.1片内时钟信号的产生89C51芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自激振荡器。电容器Ｃ１和Ｃ２通常取30pF左右，可稳定频率并对振荡频率有微调作用。振荡脉冲频率范围为fOSC=0～24MHz。§2.4CPU时序10/23/20211图2-1289C51的片内振荡器及时钟发生器晶体振荡器的频率fosc，震荡信号从XTAL2端输入到片内的是时钟发生器上。10/23/202121.节拍与状态周期时钟发生器是一个2分频的触发器电路，它将振荡器的信号频率fOS

2、C除以2，向CPU提供两相时钟信号P1和P2。时钟信号的周期称为机器状态周期S(STATE)，是振荡周期的2倍。在每个时钟周期(即机器状态周期S)的前半周期，相位1(P1)信号有效，在每个时钟周期的后半周期，相位2(P2，节拍2)信号有效。每个时钟周期(以后常称状态S)有两个节拍(相)P1和P2，CPU就以两相时钟P1和P2为基本节拍指挥89C51单片机各个部件协调地工作。10/23/20213一个机器周期是指CPU访问存储器一次所需的时间。例如，取指令、读存储器、写存储器等等。一个机器周期包括12个振荡周期，分为6个S状态：S1~S6。每个状态又分为两拍，称为

3、P1和P2。因此，一个机器周期中的12个振荡周期表示为S1P1，S1P2，S2P1，···，S6P1，S6P2。若采用6MHz晶体振荡器，则每个机器周期为2μs（微秒）机器周期2.机器周期和指令周期10/23/20214指令周期：执行一条指令所需的时间。每条指令由一个或若干个字节组成。有单字节指令，双字节指令，…多字节指令等。字节数少则占存储器空间少。每条指令的指令周期都由一个或几个机器周期组成。有单周期指令、双周期指令、和四周期指令。机器周期数少则执行速度快。指令周期2.机器周期和指令周期10/23/202153.基本时序定时单位综上所述，89C51或其他80

4、C51单片机的基本时序定时单位有如下4个。振荡周期：晶振的振荡周期，为最小的时序单位。状态周期：振荡频率经单片机内的二分频器分频后提供给片内CPU的时钟周期。因此，一个状态周期包含2个振荡周期。机器周期（MC）：1个机器周期由6个状态周期即12个振荡周期组成，是计算机执行一种基本操作的时间单位。指令周期：执行一条指令所需的时间。一个指令周期由1～4个机器周期组成，依据指令不同而不同.举例：若采用6MHZ的晶体振荡器，则89C51单片机的震荡周期、状态周期、机器周期各为多少？10/23/202164个时序单位从小到大依次是节拍、状态周期、机器周期和指令周期；图2

5、-1389C51单片机各种周期的相互关系10/23/20217§2.4.2CPU取指、执行周期时序每条指令的执行都可以包括取指和执指两个阶段。在取指阶段，CPU从内部或外部ROM中取出指令操作码及操作数，然后再执行这条指令。单字节和双字节的指令都可能是单机器周期或双周期，而三字节指令都是双周期的，只有乘、除指令占四周期。因此，执行一条指令的时间（指令周期）分别是2μs，4μs和8μs（若震荡频率为6MHZ）。返回10/23/20218图2－1489C51单片机的取指/执行时序10/23/20219§2.5复位和复位电路2.5.1复位操作的主要功能主要功能是把PC

6、初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表2－8所列；表2－8各特殊功能寄存器的复位值10/23/202110A=00H：表明累加器已被清0。PSW=00H：表明选寄存器0组为工作寄存器组。SP=07H：表明堆栈指针指向片内RAM07H字节单元，根据堆栈操作的先加后压法则，第一个被压入的数据被写入08H单元中。P0～P3=FFH：表明已向各端口线写入1，此时，各端口既可用于输入，又可用于输出。IP=×××00000B：表明各个中断源处于低优先级。IE=0××00000B：表明各个中断均

7、被关断。TMOD=00H：表明T0，T1均为工作方式0，且运行于定时器状态。TCON=00H：表明T0，T1均被关断。SCON=00H：表明串行口处于工作方式0，允许发送，不允许接收。PCON=00H：表明SMOD=0，波特率不加倍。表2－8中的符号意义如下：10/23/202111§2.5.2复位信号及其产生一、复位信号：RST引脚为复位信号输入端。当RST引脚为高电平，且有效时间持续24个振荡周期以上，才能复位。二、产生复位信号的电路逻辑图：如图2-15所示。10/23/202112复位电路施密特触发器片内RAMRST/VPDVCCVSSD1D2图2

8、－15复位电路逻辑图10