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1、第五讲：MCS-51单片机时序,中国农业大学工学院 王新 电话：010-62736591 E-mail：,8051芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，分别是8051的19脚和18脚。 在XTAL1和XTAL2两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自激振荡器。电容器C1和C2通常取30pF左右，对振荡频率有微调作用。振荡频率范围是0.5MHz-16MHz（典型值为：12MHz或11.0592MHz）。,一、片内振荡器及时钟信号的产生,振荡电路,8051也可使用外部振荡脉冲信号，由XTAL2端输入，直接送至内部时钟电路。因为XTA
2、L2的逻辑电平与TTL电平不兼容，所以应接一个上拉电阻（5.1K)。晶体振荡器的振荡信号从XTAL2端输入到片内的时钟发生器上。,外接时钟源接法,8051的片内振荡器及时钟发生器,晶体振荡器的振荡信号从XTAL2端输入到片内的时钟发生器上。,CPU时序,时钟的基本概念 启动单片机后，指令执行顺序：,二、CPU时序及相关概念,CPU执行指令的一系列动作都是在时序电路的控制下一拍一拍的完成的。执行一条指令需要多长时间则以机器周期为单位。每一个机器周期是指CPU访问存储器一次所需的时间。如：取指令、读指令、写存储器等等。,振荡周期*： 提供定时信号的振荡源的周期； 计算机中最基本的时间单位。 时钟周
3、期： 1个时钟周期=2个振荡周期； 分为P1节拍和P2节拍； P1节拍通常完成算术逻辑操作； P2节拍完成内部寄存器间的传送。,二、CPU时序及相关概念,二、CPU时序及相关概念,机器周期*： 1个机器周期 = 12个振荡周期 CPU访问存储器一次所需的时间； 执行一条指令需要的时间以机器周期为单位。 指令周期*： 执行一条指令所占用的时间； 通常由1-4个机器周期组成。,P1,P2,S1,P2,振荡周期,时钟周期,机器周期,机器周期,指令周期,XTAL2 (OSC),S2,S3,S4,S5,S6,S1,S2,S4,S5,S3,S6,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,
4、P1,P2,P2,P2,P2,P2,P2,P2,P2,P2,P2,若MCS-51单片机外接晶振为12MHz时，则单片机的四个周期的具体值为： 振荡周期1/12MHz1/12s0.0833s 时钟周期1/6s0.167s 机器周期1s 指令周期14s,在8051系统中，有单周期指令、双周期指令和四周期指令。四周期指令只有乘、除两条指令，其余都是单周期或双周期指令。 指令的字节数指指令的存储长度,在进行程序跳转时用于计算跳转的偏移量。 指令的周期数指指令的运行时间,决定了指令执行的速度,同时在定时时要用于计算实际定时时间。,CPU取指、执行周期时序 每一条指令都可以包括取指和执指两个阶段。 在取指阶段，CPU从内部或者外部ROM中取出指令操作码及操作数，然后再执行这条指令。 在8051指令系统中，根据各种操作的繁简程度，其指令可由单字节、双字节和三字节组成。从机器执行指令速度看，单字节和双字节指令都可能是单周期或双周期的，而三字节指令都是双周期的，只有乘、除指令占四个周期。 此外，在6MHz时钟频率下，执行一条指令的时间（指令周期）分别为2s,4s和8s。,小结 （1）振荡电路 （2）振荡周期、时钟周期、机器周期、指令周期 （3）MCS-51单片机指令的取指/执行时序 （4）MCS-51单片机复位状态及复位电路 （3）8031对片外存储器的连接,
