时钟、复位电路、电源与时

序一、时钟电路

二、复位电

路三、掉电处

理四、电源

五、时序定时单

位

主讲：吴政江

时钟电路• 1 、时钟信号的产生

• 2 、引入外部脉冲信号 8051

XTAL1

XTAL2

C1

C2

C1 、 C2 ：取 30PF 左右。

晶振： 1.2~12MHz ，通常取 6MHz 。

8051

XTAL2

XTAL1

外部脉冲源

1

+5V

外部脉冲源

XTAL2

80c51

XTAL1

Vss

悬空

复位电路• 1 、复位：单片机的初始化工作，复位后 CPU 及其它功能部件都处在一确定的初始状态，并从这个状态

开始工作。复位后 PC=0000H ，使单片机从 0000H 开始从新执行程序。复位后 RAM 中的数据不变，但 SFR 的值被初始化。

• 2 、复位时间：开机复位、死机复位。• 3 、复位信号及要求：在 RST/Vpd 端加 2T 机以上的高电平来实现的。通常为 10ms 。• 4 、复位电路

22uF300

Ucc

8051

RST/Vpd

Vss

+5V

1K

RESETUcc

8051

RST/Vpd

Vss

+5V

22uF

1K 1K

+5V

Ucc

8051

RST/Vpd

Vss

22uF

1K

RESET

22uF

(1) 、上电自动复位

利用电容充电来实现复位。在上电瞬间 RST/Vpd 端的电位与 Ucc 相同，随着充电电流的减小， RST/Vpd 脚的电位逐渐下降，完成复位。时间： t=RC=1K X 22μF=22ms。

（ 2 ）、按键电平复位

当按下“ RESET” 键时， RST/Vpd 端的电平为 300 、 1K 对 Ucc 的分压，约为 3.8V ，为标准高电平。当放开“ RESET” 键时， Ucc 通过 1K 电阻对 22μF 充电，随着充电的进行， RST端电位逐渐降低，完成复位。

（ 3 ）、按键脉冲复位 利用 RC 微分电路产生正脉冲来实现复位。

MCS-51 的掉电处理和电源

• 目的：当断电或电源电压低于低电平时，保护片内 RAM 和 SFR 中的信息不丢失。

• 方法：设置一组备用电源加到 RST/Vpd 上。当掉电或 Ucc 上电压低于 Vpd 上电压时，备用电源通过 Vpd 端供给 RAM ，以低功耗保持内部 RAM和 SFR 中的信息。

• 电源：单片机需要一种或多种电源电压，这些电压 的误差通常必须保持在其标称值的 5% 以内。通常使用三端稳压集成电路 78XX 系列（对正电压）和 79XX 系列（对负电压）来设计单片机的稳压电源，以简化电路。电路 如下：

7805

220V

﹋

+5VDC

时序定时单位• 单片机的时序： CPU 在执行指令时所需控制信号的时间顺序。有内部时序、

外部时序两类。几个周期的意义：• 1 、时钟周期工（振荡周期）：时钟振荡器 OSC 振荡频率 fosc 的倒数，是时

序中最小的时间单位，也叫节拍，用 P 表示。 1s=103ms=106s=109ns 。• 2 、状态周期：计算机中最基本的时间单位，在一个状态周期内， CPU 仅完

成一个最基本的动作，用 S 表示。每个 S 又分为 P1 、 P2 两个节拍，即状态周期为 fosc 倒数的 2 倍。

• 3 、机器周期：计算机将执行一条指令过程划分为若干 阶段，每一阶段完成一项规定的 操作，如取指令、存储器读、存储器写等等。完成一项规定操作所需的时间称为一个机器周期，用 T 机表示。 MCS-51 单片机，一个 T 机由六个S （ 12 个 P ）组成。表示为 S1P1 、 S1P2 、 S2P1 、… S6P1 、 S6P2 。

• 4 、指令周期：执行一条指令所需的时间，是时序信号的最 大时间单位。不同指令所需的时间 各不相同，若用占用 T 机多少来分， 8051 指令有单、 双、四、周期指令（只有乘法、除法两条指令是四周期指令）。用 T 指表示。

• 综上所述： 1 T 机 =6S=12P 、 1 T 指 =1 T 机（或 2 T 机或 4 T 机）

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P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6

P1 P2 P1 P2S1 S2

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P1 P2S4

P1 P2S5

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P1 P2S1

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(XTAL1)

ALE

(a)

(b)

(c)

(d)

图 2-16 AT89C51 单片机 典型指令时序 图