课件MCS系列单片机的结构和时序.ppt

2.3 MCS-51单片机的时钟电路和时序 何为时序？ 单片机的工作过程是：取一条指令，译码，微操作；再取一条指令，译码，微操作……。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就称为时序。因此，单片机的时序就是CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序。单片机的时钟信号用来为芯片内部各种微操作提供时间基准。何为时钟电路？ 时钟电路是产生单片机工作所需要的时钟信号。 2.3 MCS-51单片机的时钟电路和时序 2.3.1 振荡器和时钟电路 8051的时钟产生方式分为内部振荡器方式和外部引入方式两种方式。 如图左图所示为内部振荡器方式： 1）外接晶振引脚 ·XTAL1（19脚）：接外部晶振的一个引脚（内部反相放大器的输入端）。 ·XTAL2（18脚）：接外部晶振的一个引脚（内部反相放大器的输出端）。 3）晶体振荡频率决定单片机的时钟频率。 4）晶体振荡频率范围在1.2MHz～12MHz之间。 5）一般选用的振荡频率为6MHz和12MHz。 2.3 MCS-51单片机的时钟电路和时序 外部引入方式 外部引入方式：是把外部已有的时钟信号引入到单片机内。 用于多片单片机组成的系统，以便于各单片机的同步。 应注意的是，8051外部时钟要由XTAL2引脚引入。 2.3.2 时序单位 时钟周期（又称为振荡周期）：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，称为拍节，用P表示。 状态周期：振荡脉冲信号经过内部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。1S=2P. 机器周期：是指CPU完成某一个规定操作所需的时间。（用MC表示）。MCS-51单片机的一个机器周期含6个状态周期（MC=6S），并依次表示为S1～S6，每个状态周期分为2个节拍。即一个机器周期MC=12P(振荡周期）。 指令周期：CPU执行一条指令所需要的时间称为指令周期。MCS-51单片机指令周期根据指令的不同，可包含有1或2或4个机器周期。 不同晶振频率下的各周期情况 2.4 MCS-51单片机的复位与掉电处理 2.4.1 复位与复位电路 1.复位 复位是单片机的初始化操作。 何种情况需要复位？ 1）因干扰使程序运行出错（程序失控） 2）操作错误使系统处于死锁状态（死循环） 注：进入系统的正常初始化，无需按复位键。 复位功能是把PC初始化为0000H，使CPU从0000H单元开始执行程序；复位操作同时还对片内的特殊功能寄存器有影响，但内部RAM的数据是不变的。 复位后寄存器的状态 2.复位电路 常见的复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式 。 上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。 按键手动复位是通过复位端经电阻与电源VCC接通而实现的，它兼备上电复位功能。 何为掉电保护方式 当遇到单片机掉电时,可以把HMOS型的8051单片机的RST/VPD引脚作为备用电源端，只要Vcc上的电压低于VPD上的电压时，备用电源通过VPD端给内部RAM供电，以低功耗保持内部RAM中的数据。 2.节电工作方式 当PD和IDL同时为1，则先进入掉电工作方式复位后，PCON中有定义的位均为0。 1.待机方式 IDL＝1，只有CPU不工作 退出待机方式：中断和硬件复位 2.掉电方式 PD＝1，单片机全面停止工作，只有内部RAM单元的内容被保存 退出掉电方式：硬件复位 本章小结 * XTAL1 单片机 XTAL2 内部振荡器方式 外部引入方式 1 。 . 。 XTAL2 单片机 XTAL1 外部时钟源 +5V 思考题：设应用单片机晶振频率为12MHz， 问机器周期为多少？指令周期分别为多少？ 答：时钟周期是振荡频率的倒数，即P=1/12 μS ， 机器周期MC=12P=1μS 指令周期=1μS，2 μS或4μS。 0×××0000B（CHMOS） 00H TMOD 0×××××××B（NMOS） PCON 0××00000B IE 不定 SBUF ××000000B IP 00H SCON FFH P0～P3 00H TL1 0000H DPTR 00H TH1 07H SP 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H ACC 00H TCON 0000H PC 复位状态 寄存器 复位状态 寄存器 1.复位条件：RST引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个时钟周期（即2个机器周期）以上。 即单片机的复位引脚RST出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。 【例】若使用频率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间至少为多少μs？ 解：∵f=6MHz ，则P=1/f,