第四章 MCS-51单片机时钟与复位电路 PPT
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2μs、4μs或8μs。
四、取指令和执行指令时间
MCS-51系列单片机的指令按其长度可分为：单字节 指令，双字节指令和三字节指令。
由图4.3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。
复位后各寄存器的初态如下表4-1所示，其意义为： ⑴ P0~P3=FFH，相当于各口锁存器已写入1，此时可用于输出/输入； ⑵ SP＝07H，堆栈指针指向片内RAM的07H单元（第一个入栈内容将写入 08H中）； ⑶ IP、IE和PCON的有效值为0，各中断源处于低优先级且均被关断，串 行通信的波特率不加倍； ⑷ PSW＝00H，当前工作寄存器为0组。
图4.3 MCS-51单片机的去取指/执行时序
a）单字节单周期；b）双来自百度文库节单周期指令；c）单字节双周期字节；d）双字节双周期指令
图4.3（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；
图4.1 MCS-51振荡电路及外部时钟源的连接
参数选择：
⑴ 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6 MHz和12MHz。
2.外部引入方式
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。
表4-1 寄存器的复位状态
2. 复位电路
HMOS型8051复位结构如图4.4所示。 复位引脚RST/VPD(它是掉电方式下 内部RAM的供电端VPD)通过一个施 密特触发器与复位电路相连。施密 特触发器用来抑制噪声，它的输出 在每个机器周期的S5P2由复位电路 采样一次。 RST引脚时复位信号的输入端，复 位信号是高电平有效，其有效时 间应持续24个时钟周期（2个机器 周期）以上。
对于HMOS型单片机（如8051），可用来输入外部脉冲 信号，如图4.1 （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4.1（c）所示。
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。
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。如右图或 图4.1（a）所示。
第4节 MCS-51系列单片机的复位与掉电处理
一、复位与复位电路 1.复位：是单片机的初始化操作，以便使CPU和系统中其 他部件都处于一个确定的状态，并从这个状态开始工作。
当单片机系统在运行出错或操作错误使系统处于死 锁存时，也可按复位键重新启动。
单片机复位后，PC内容初始化为0000H，那么单片机 就从0000H单元开始执行程序。片内RAM为随机值，运行 中的复位操作不改变片内RAM的内容。
第四章 MCS-51单片机时钟与复位电路
一、时钟的基本概念
1.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
顺序如下图所示：
三、时序单位
基本概念：
MCS- 51时序的定时单位共有4个，从小到大依次是：时 钟周期（节拍）、状态周期、机器周期和指令周期。
⒈ 时钟周期（节拍，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。
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
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。
4. 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单片机指令包含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
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。
图4.3（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4.3(d)是访问外部数据存储器的指令MOVX的时序， 它是一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。
2.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4.2所示：
图4.2 80C51单片机时钟信号
3. 机器周期：是指CPU完成某一个规定操作所需的时间。 MCS-51单片机的一个机器周期包含6个状态，并依次
时序的共同点： 每一次ALE信号有效，CPU均从ROM中读取指令码（包
括操作码和操作数），但不一定有效，读了之后再丢弃（假 读）。
有效时，PC+1→PC不变（程序计数器PC不加1）；无 效时不变。其余时间用于执行指令操作功能，但在时序中没 有完全反映出。如双字节单机器周期，分别在S1、S4读操作 码和操作数，执行指令就一定在S2、S3 、S5 、S6中完成。
四、取指令和执行指令时间
MCS-51系列单片机的指令按其长度可分为：单字节 指令，双字节指令和三字节指令。
由图4.3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。
复位后各寄存器的初态如下表4-1所示，其意义为： ⑴ P0~P3=FFH，相当于各口锁存器已写入1，此时可用于输出/输入； ⑵ SP＝07H，堆栈指针指向片内RAM的07H单元（第一个入栈内容将写入 08H中）； ⑶ IP、IE和PCON的有效值为0，各中断源处于低优先级且均被关断，串 行通信的波特率不加倍； ⑷ PSW＝00H，当前工作寄存器为0组。
图4.3 MCS-51单片机的去取指/执行时序
a）单字节单周期；b）双来自百度文库节单周期指令；c）单字节双周期字节；d）双字节双周期指令
图4.3（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；
图4.1 MCS-51振荡电路及外部时钟源的连接
参数选择：
⑴ 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6 MHz和12MHz。
2.外部引入方式
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。
表4-1 寄存器的复位状态
2. 复位电路
HMOS型8051复位结构如图4.4所示。 复位引脚RST/VPD(它是掉电方式下 内部RAM的供电端VPD)通过一个施 密特触发器与复位电路相连。施密 特触发器用来抑制噪声，它的输出 在每个机器周期的S5P2由复位电路 采样一次。 RST引脚时复位信号的输入端，复 位信号是高电平有效，其有效时 间应持续24个时钟周期（2个机器 周期）以上。
对于HMOS型单片机（如8051），可用来输入外部脉冲 信号，如图4.1 （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4.1（c）所示。
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。
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。如右图或 图4.1（a）所示。
第4节 MCS-51系列单片机的复位与掉电处理
一、复位与复位电路 1.复位：是单片机的初始化操作，以便使CPU和系统中其 他部件都处于一个确定的状态，并从这个状态开始工作。
当单片机系统在运行出错或操作错误使系统处于死 锁存时，也可按复位键重新启动。
单片机复位后，PC内容初始化为0000H，那么单片机 就从0000H单元开始执行程序。片内RAM为随机值，运行 中的复位操作不改变片内RAM的内容。
第四章 MCS-51单片机时钟与复位电路
一、时钟的基本概念
1.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
顺序如下图所示：
三、时序单位
基本概念：
MCS- 51时序的定时单位共有4个，从小到大依次是：时 钟周期（节拍）、状态周期、机器周期和指令周期。
⒈ 时钟周期（节拍，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。
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
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。
4. 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单片机指令包含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
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。
图4.3（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4.3(d)是访问外部数据存储器的指令MOVX的时序， 它是一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。
2.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4.2所示：
图4.2 80C51单片机时钟信号
3. 机器周期：是指CPU完成某一个规定操作所需的时间。 MCS-51单片机的一个机器周期包含6个状态，并依次
时序的共同点： 每一次ALE信号有效，CPU均从ROM中读取指令码（包
括操作码和操作数），但不一定有效，读了之后再丢弃（假 读）。
有效时，PC+1→PC不变（程序计数器PC不加1）；无 效时不变。其余时间用于执行指令操作功能，但在时序中没 有完全反映出。如双字节单机器周期，分别在S1、S4读操作 码和操作数，执行指令就一定在S2、S3 、S5 、S6中完成。