MCS-51内部时钟电路(CHMOS型)
内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。
PD为电源控制寄存器中的一位,PD=1时,可切断振荡器工作,使系统进入低功耗工作状态。
石英晶体振荡电路
将石英晶体、C1、C2作为反馈元件,与内部放大器一起构成一个自激振荡器,其发出的脉冲直接送入内部时钟。
- 石英晶体的特性
当信号频率为$f_0$时,石英晶体的阻抗最小,信号最易通过
振荡频率只取决于谐振频率$f_0$,一般为$1.2MHz~12MHz$ - 电容参数
C1和C2一般取30±10PF,电容的大小会略微影响振荡频率及振荡的稳定性
在设计印刷线路板时,应使晶体和电容尽可能离单片机近些,以减少寄生电容
外部时钟源接法
不同类型的单片机,外部振荡源信号可能接入X2,要参考单片机具体内部电路或手册
对外部信号的占空比没有什么要求,但要求最小高电平和低电平持续时间应符合产品技术条件的要求(20ns)
CPU时序
时序是非常重要的概念,它指明单片机内部及内部与外部相互联系所遵循的规律
振荡周期
为单片机提供定时信号的振荡源的周期
状态周期(时钟周期或S周期)
是振荡周期的2倍,每个时钟周期被分为2个节拍,即P1、P2
在每个时钟周期的前半周期,P1信号有效,这时通常完成算术、逻辑操作
在每个时钟周期的后半周期,P2信号有效,内部寄存器与寄存器之间的传输一般发生在此状态
机器周期
一个机器周期由六个时钟周期组成,机器周期是指令执行时间的基本单位
指令周期
执行一条指令所需的全部时间,一个指令周期通常包含1、2、4个机器周期
指令长度(1~3字节)与指令周期的关系
单字节、双字节指令可能是单周期或双周期的
3字节指令都为双周期
乘除法指令为4周期
复位与复位电路
复位是使CPU和系统中其它部件处于一个确定的初始状态,并从这个状态开始工作
RST引脚上出现2个周期的高电平时,单片机复位
单片机的复位状态
寄存器 | 值 |
---|---|
PC | 0000H |
ACC | 00H |
B | 00H |
PSW | 00H |
SP | 07H |
DPTR | 0000H |
P0 | 0FFH |
IP | XX000000 |
IE | 0X000000 |
TMOD | 00H |
TCON | 00H |
TH0 | 00H |
TL0 | 00H |
TH1 | 00H |
TL1 | 00H |
SCON | 00H |
SBUF | XXH |
PCON | X0000 |
复位电路
- 上电复位电路
- 开关复位电路