AT89C51单片机的结构《单片机》全解.ppt

* * 2.3 AT89C51的时钟电路与CPU时序 晶体振荡器时钟方式 利用芯片内部的振荡器，然后在引脚XTALl和XTAL2两端跨接晶体振荡器（简称晶振），就构成了稳定的自激振荡器，发出的脉冲直接送入内部时钟电路。外接晶振通常为石英晶体振荡器或振荡器。使用石英晶体振荡器时，Cl和C2的值为30pF左右；使用陶瓷振荡器时，Cl和C2的值为40pF左右；选用晶振的频率也就是单片机的时钟频率，AT89C51最高时钟频率可达到24MHz。晶振和电容要尽可能安装得与单片机引脚XTALl和XTAL2靠近。 XTAL1 XTAL2 AT89C51 C1 C2 * * 2.3 AT89C51的时钟电路与CPU时序 外部时钟方式 ? 从单片机外部直接引入振荡时钟脉冲。振荡时钟脉冲从AT89C51的XTALl输入，XTAL2应悬空。 XTAL1 XTAL2 AT89C51 悬空 外部时钟 * * CPU时序 单片机的时序是指CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序。时序信号是以时钟脉冲为基准产生的。CPU发出的时序信号有两类：一类用于片内各功能部件的控制，由于这类信号在CPU内部使用，用户无须了解；另一类信号通过单片机的引脚送到外部，用于片外存储器或I/O端口的控制，这类时序信号对单片机系统的硬件设计非常重要。 为了便于对CPU时序进行分析，人们按指令的执行过程规定了几种周期，即时钟周期、机器周期和指令周期，也称为时序定时单位。 * * CPU时序 时钟周期 时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲频率（fosc）的倒数，是计算机中最基本的、最小的时间单位。对同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的工作速度就越快，但是，由于不同的计算机硬件电路和器件不完全相同，所以其所要求的时钟频率范围也不一定相同。 机器周期 完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。AT89C51有固定的机器周期，规定一个机器周期就有12个时钟周期，也就是说一个机器周期共包含12个振荡脉冲，即机器周期就是振荡脉冲的12分频，显然，如果使用6MHz的时钟频率，一个机器周期就是2μs，而如果使用12MHz的时钟频率，一个机器周期就是1μs。 * * 指令周期 指令周期是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，所需要的机器周期数也不同。对于一些简单的单字节指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即译码执行，不再需要其他的机器周期。对于一些比较复杂的指令，例如，转移指令、乘除运算则需要两个或两个以上的机器周期。 * * 读外部RAM或I/O的时序图 MOVX A, @DPTR * * 2.4 AT89C51复位与复位电路 复位是单片机的初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H 单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系 统出现死机时，也必须对单片机进行复位，使其重新从头开始工作。 * * 复位电路 当AT89C51通电，时钟电路开始工作，在AT89C51单片机的RST（DlP40封装第9脚）引脚加上大于24个时钟周期以上的高电平脉冲，AT89C51单片机系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0~P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H。系统即从0000H地址开始执行程序。 单片机的外部复位电路有上电自动复位、按键手动复位、以及外部复位信号输入等方式。 * * 上电复位 上电复位利用电容器的充电实现。如图2-10（a）是AT89C51单片机的上电复位电路。图中给出了复位电路参数。上电瞬间，由于电容两端电压不能突变，RST引脚端为高电平，出现正脉冲，其持续时间取决于RC电路的时间常数。RST引脚要有足够长的时间才能保证单片机有效地复位。 * * 按键复位 图2-10（b）是AT89C51单片机的上电+按键复位电路。上电复位过程同上。当单片机工作过程中需要复位时，按下复位按键K1，复位端RST通过100Ω的电阻与VCC电源接通，使RST引脚为高电平。复位按键弹起后，RST端经1KΩ的电阻接地，完成复位过程。图中VCC是单片机的供电电压，一般为+5V。 * * * * 外接复位芯片 为了保证单片机可靠地复位，有时需要外接复位芯片，特别是当单片机处于间歇工作情况的时候，单片机需要频繁的复位，例如，在计算机监测系统中，电池供电的单片机系统由主计算机控制，平时单片机系统处于断电状态（节省电能），当主计算机接通单片机系统电源后，单片机需要可靠的上电复位进入工作状态。为提高复位的可靠性，可选用专用的复位芯片。如图2-11是使用MAX810（可与IMP810互换，IMP810更廉价，两者的工作原理相同）芯片的复位电路。 * * * * * * 8051