第4讲8051单片机的时钟时序和复位.DOCVIP

第４讲 8051 单片机的时钟、时序和复位 教学目的：　　1、熟悉8051单片机内部时钟电路的结构；　　2、掌握单片机时序、复位的概念、复位的特点及实现方法。 重点、难点：　　1、8051单片机时钟电路的构成、时序；　　2、单片机复位的概念及特点。 教学方式与程式：复习：授课内容：　　1、8051单片机时钟电路的构成　　CPU 的功能，总的来说，就是以不同的方式，执行各种指令。不同的指令其功能各异。有的指令涉及到 CPU 各寄存器之间的关系；有的指令涉及到单片机核心电路内部各功能部件的关系；有的则与外部器件（如外部存储器）有关系。 CPU 是通过复杂的时序电路完成不同的指令功能的。　　事实上，控制器按照指令的功能发出一系列在时间上有一定次序的电脉冲信号，控制和启动一部分逻辑电路，完成某种操作。在什么时刻发出什么控制信号，去启动何种部件动作，这就是 CPU 的时序。 CPU 芯片设计一旦完成，“时序”就固定了，因而时序问题是 CPU 的核心问题之一。时钟可看成是主频，时序可看成是完成一个操作各部分电路产生的脉冲对照图。 　　1.1 振荡器和时钟电路 　　MCS-51 片内有一个高增益反相放大器，其输入端（XTAL1）和输出端（XTAL2）用于外接石英晶体和微调电容，构成振荡器，如图所示。电容 C2 和 C3 对频率有微调作用，电容容量的选择范围一般为 30pF士10pF 。振荡频率的选择范围为 1.2～12MHz 。 　　在使用外部时钟时， 8051XTAL2 用来输入外时钟信号，而 XTAL1 则接地。 　　1.2 单片机内部的时间单位　　MCS-51 完成一个基本操作叫机器周期，其一个机器周期包含 12 个时钟周期，分为 6 个状态： S1 ～ S6. 每个状态又分为两拍：P1 和 P2 。因此，一个机器周期中的 12 个时钟周期表示为 SIP1， SIP2， …S6P2 。每个时钟单片机完成一拍操作，当用 6MHZ 晶体时一个机器周期为 2μS 　　振荡周期 = 振荡频率（石英晶体频率 fosc ）的倒数　　机器周期 —— 机器周期是单片机应用中衡量时间长短的最主要的单位　　　　　　　　 1 机器周期 = 12 × 1/ fosc　　指令周期 —— 执行一条指令所需要的时间，单位：机器周期 　　2、单片机内部指令执行的时序　　单片机执行各种操作时， CPU 都是严格按照规定的时间顺序完成相关的工作，这种时间上的先后顺序成为时序。 　　单周期指令的操作时序 　　双周期指令的操作时序 　　3、单片机复位　　为了保证 CPU 在需要时从已知的起点和状态开始工作，安排了复位功能。 当复位引脚RST/VPD出现两个机器周期高电平时，单片机复位 。　　参考复位电路如下： 　　复位后， P0 ~ P3 输出高电平； SP 寄存器为 07H ；其它寄存器全部清 0 ；不影响 RAM 状态。 复位后片内各寄存器的状态如下（ X 为不确定）： 　　PC 　　　 0000H 　　　　　ACC 　　　　　00H　　B 　　　　00H 　　　　　　PSW 　　　　　00H　　SP　　　　07H　　　　　　 DPTR　　　　　0000H　　P0 ～ P3　FFH 　　　　　　IP 　　　　　 XXX00000B　　IE 　　　 0XX00000B 　　　TMOD 　　　　 00H　　TCON 　　 00H 　　　　　　THO 　　　　　00H　　TLO 　　　00H 　　　　　　TH1　　　　　 00H　　TL1 　　　00H 　　　　　　SCON　　　　　00H　　SBUF 　　 不确定　　PCON 　　 0XXXXXXXB(HMOS)0XXX0000B(CHMOS) 　　复位不影响内部 RAM 中的数据。复位后， PC=0000 指向程序存储器 0000H 地址单元，使 CPU 从首地址 0000H 单元开始重新执行程序。所以单片机系统在运行出错或进入死循环时，可按复位健重新启动。　　 RST/Vpp 端的外部复位电路有两种工作方式：上电自动复位和按健手动复位。如图所示。上电复位是利用 RC 充电来实现的。利用 RC 微分电路产生正脉冲。参数选取应保证复位高电平持续时间大于两个机器周期（图中参数适合 6MHz 晶振）。开关 S1 为手动复位，按下 S1 时合上开关， RST 得到高电平，松手后 CPU 完成复位，并从 0000H 开始执行程序。 使用教具： 　　 多媒体、单片机产品实物。