第2章 MCS-51单片机时钟与复位电路ppt课件.ppt

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1、第2章80C51存储器结构2021/10/511.单片机的工作原理：取一条指令、译码、进行微操作，再取一条指令、译码、进行微操作，这样自动地、—步一步地由微操作按次序完成相应指令规定的功能。单片机的时钟信号用来为单片机芯片内部的各种微操作提供时间基准，机器启动后，指令的执行顺序如下图2.10所示：一、时钟的基本概念取指分析执行2.概念⑴时序：各指令的微操作在时间上有严格的次序，这种微操作的时间次序称作时序。⑵时钟电路：用于产生单片机工作所需要时钟信号的电路成为时钟电路。2021/10/52二、振荡器和时钟电路时钟信号有两种方式：内部振荡器方式；外

2、部引入方式1.内部振荡器方式MCS-51单片机内部有一个高增益的反相放大器，其输入端为引脚XTAL1（19），输出端为引脚XTAL2（18），用于外接石英晶体振荡器或陶瓷谐振器和微调电容，构成稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路。如图2.11或2.12（a）所示。2021/10/53图2.12MCS-51振荡电路及外部时钟源的连接2021/10/54⑴电容C1，C2对频率有微调作用，电容一般取值5～30pF，典型值为30pF；⑵晶振CYS选择范围为1.2～12MHz，典型值为6MHz和12MHz。（注：一般情况下，选用6MHz的石

3、英晶体，而在串行通信情况下选用12MHz。）参数选择：2021/10/55外部引入方式常用于多片单片机组成的系统中，以便各单元之间的时钟信号同步运行。对于HMOS型单片机（如8051），可用来输入外部脉冲信号，如图2.12（b）所示，XTAL1（19）接地，XTAL2（18）接外部时钟，由于XTAL2（18）的逻辑电平与TTL电平不兼容，所以应接一个上拉电阻。对于CHMOS单片机（如80C51），外部时钟要由XTAL1引入，而XTAL2引脚应悬空。如图2.11（c）所示。2.外部引入方式2021/10/56三、时序单位基本概念：MCS-51时序的

4、定时单位共有4个，从小到大依次是：时钟周期（拍节）、状态周期、机器周期和指令周期。⒈时钟周期（拍节，振荡周期）：是指振荡器产生一个振荡脉冲信号所用的时间，是振荡频率的倒数，称为节拍，为最小的时序单位。2021/10/572.状态周期：指振荡器脉冲信号经过时钟电路二分频之后产生的单片机时钟信号的周期（用S表示）称为状态周期。故1个状态周期S包含2个节拍，前一时钟周期称为P1拍，后一个时钟周期称为P2拍。如图2.13所示：图2.1380C51单片机时钟信号2021/10/583.机器周期：是指CPU完成某一个规定操作所需的时间。MCS-51单片机的一

5、个机器周期包含6个状态，并依次表示为：S1～S6，每个状态分为2个拍。故一个机器周期包含12个节拍（时钟周期），依次表示为：S1P1、S1P2、S2P1、…S6P1、S6P2。若采用12MHz的晶振时，则一个机器周期为1μs；若采用晶振6MHz时，则一个机器周期为2μs。2021/10/594.指令周期是CPU执行一条指令所需要的时间为指令周期。MCS-51单片机包含1个或2个或4个机器周期。若采用6MHz晶振，则振荡周期为1/6μs，机器周期为2μs、4μs或8μs。2021/10/510MCS-51系列单片机的指令按其长度可分为：单字节指令，

6、双字节指令和三字节指令。四、取指令和执行指令时序由图2.14所示，ALE信号在一个机器周期内两次有效，第一次在S1P2和S2P1期间，第二次在S4P2和S5P1期间，ALE信号的有效宽度为一个S状态。每出现一个ALE信号，CPU就可进行一次取指操作。2021/10/511图2.14MCS-51单片机的去取指/执行时序a）单字节单周期；b）双字节单周期指令；c）单字节双周期字节；d）双字节双周期指令2021/10/512图2-14（a）与（b）分别为单字节单周期和双字节单周期指令的时序。对于单周期指令，在把指令码读入指令寄存器时，从S1P2开始执行

7、指令。如果它为双字节指今，则在同一机器周期的S4读入第二字节；如果它为单字节指令，则在S4仍旧进行读操作，但读入的字节(它应是下一个指令码)被忽略，而且程序计数据不加1。在任何情况下，在S6P2结束指令操作。2021/10/513图2.14（c）为双字节单周期指令的时序，在两个机器周期内发生4次读操作码的操作，由于是单字节指令，后3次读操作都是无效的。图2.14(d)是访问外部数据存储器的指令MOVX的时序，它是一条条单字节双周期指令。在第—个机器周期S5开始时，送出外部数据存储器的地址，随后读或写数据，读写期间在ALE端不输出有效信号；在第二个

8、机器周期，即外部数据存储器被寻址和选通后．也不产生取指操作。2021/10/514时序的共同点：每一次ALE信号有效，CPU均从ROM中