第2章AT89S51单片机的片内硬件结构分解.ppt

1个机器周期包括12个时钟周期，分6个状态：S1～S6。每个状态又分两拍：P1和P2。因此，一个机器周期中的12个时钟周期表示为S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、…、S6P2，见图2-15。 * 图2-15 AT89S51的机器周期 3．指令周期 指令周期是执行一条指令所需的时间。AT89S51单片机中指令按字节来分，可分为单字节、双字节与三字节指令。因此执行一条指令的时间也不同。对于简单的单字节指令，取出指令立即执行，只需一个机器周期的时间。而有些复杂的指令，如转移、乘、除指令则需两个或多个机器周期。 从指令的执行时间看，单字节和双字节指令一般为单机器周期和双机器周期，三字节指令都是双机器周期，只有乘、除指令占用4个机器周期。 * 2.7 复位操作和复位电路 复位是单片机的初始化操作，只需给AT89S51单片机的复位引脚RST加上大于2个机器周期（即24个时钟振荡周期）的高电平就可使AT89S51单片机复位。 2.7.1 复位操作 复位时，PC初始化为0000H，程序从0000H单元开始执行。 除系统的正常初始化外，当程序出错（如程序跑飞）或操作错误使系统处于死锁状态时，需按复位键使RST脚为高电平，使AT89S51摆脱“跑飞”或“死锁”状态而重新启动程序。 复位操作还对其他一些寄存器有影响，这些寄存器复位时的状态见表2-7。 由表2-7可看出，复位时，SP=07H ，而P0～P3引脚均为高电平。 在某些控制应用中，要注意考虑P0～P3引脚的高电平对接在这些引脚上的外部电路的影响。 例如，当P1口某个引脚外接一个继电器绕组，当复位时，该引脚为高电平，继电器绕组就会有电流通过，就会吸合继电器开关，使开关接通，可能会引起意想不到的后果。 * 2.7.2 复位电路设计 AT89S51?的复位是由外部复位电路实现的。典型的复位电路见图?2-16。 上电复位的工作原理是+5V（VCC）电源通过电容C与电阻Rk回路，给电容C充电加给RST引脚上一个短暂的高电平信号，此信号随着VCC对电容C的充电过程而逐渐回落，即RST引脚上的高电平持续时间取决于电容C充电时间。充电时间越长，复位时间越长，增大电容或电阻都可以增加复位时间。 除了上电复位外，有时还需要人工按键复位。按下按键后，通过两个电阻Rs和Rk的分压，在RST端产生高电平，按键按下的时间决定了复位的时间。 * * 图2-16 按键复位电路 当时钟频率选用6MHz时，CR的典型取值为10μ F，两个电阻R1和R2的典型值分别为220?和2k? 。 一般来说，单片机的复位速度比外围I/O接口电路快些。因此在实际应用系统设计中，为保证系统可靠复位，在单片机应用程序的初始化程序段应安排一定的复位延迟时间，以保证单片机与外围I/O接口电路都能可靠地复位。 * 2.8 AT89S51单片机的最小应用系统 AT89S51单片机本身片内有4KB闪烁存储器，128B的RAM单元，4个I/O口，外接时钟电路和复位电路即构成了一个AT89S51单片机最小应用系统，如图2-17所示。当然，本最小应用系统只能作为小型的数字量的测控单元。 图2-17 AT89S51单片机的最小应用系统 2.9 看门狗定时器（WDT）的使用 单片机应用系统受到干扰可能会引起程序“跑飞”或“死循环”，会使系统失控。如果操作人员在场，可按人工复位按钮，强制系统复位。但操作人员不可能一直监视着系统，即使监视着系统，也往往是在引起不良后果之后才进行人工复位。能不能不要人来监视，使系统摆脱失控状态，重新从0000H地址处执行程序呢？这时可采用“看门狗”技术。 “看门狗”技术就是使用一个定时器来不断计数，监视程序的运行。当看门狗定时器启动运行后，为防止看门狗定时器的不必要溢出而引起单片机的非正常的复位，应定期地把看门狗定时器清0，以保证看门狗定时器不溢出。 AT89S51单片机片内的“看门狗”部件，包含1个14位看门狗定时器和看门狗复位寄存器（表2-4中的特殊功能寄存器WDTRST，地址A6H）。开启看门狗定时器后，14位定时器会自动对系统时钟12分频后的信号计数，即每16384（214）个机器周期溢出一次，并产生一个高电平复位信号，使单片机复位。采用12MHz的系统时钟时，则每16384μs产生一个复位信号。 当由于干扰，使单片机程序“跑飞”或陷入“死循环”时，单片机也就不能正常运行程序来定时地把看门狗定时器清0，看门狗定时器计满溢出时，将在AT