單片機原理及應用電子

第2章AT89C51的構(gòu)造和原理教學目的2.1AT89C51單片機的構(gòu)造2.2AT89C51單片機外形及引腳功能2.3AT89C51存儲器2.4AT89C51單片機任務方式2.5AT89C51時鐘電路與時序本章小結(jié)思索題與習題教學目的1.總體了解AT89C51單片機內(nèi)部構(gòu)造。2.熟習AT89C51單片機40個引腳及其功能。3.熟習AT89C51三個不同存儲空間配置及地址范圍，了解不同存儲空間的操作指令和控制信號。4.熟習AT89C51片內(nèi)RAM低128B分區(qū)構(gòu)造和作用。5.了解特殊功能存放器地址分布范圍，了解ACC、B、SP、DPTR的作用和功能，重點掌握PSW構(gòu)造組成和各位作用。經(jīng)過本章教學，要求到達以下目的：6.了解程序計數(shù)器PC的功能。7.了解AT89C514個I/O端口構(gòu)造及任務原理。8.了解在擴展外存儲器情況下，P0、P2及P3口的功能作用。9.了解堆棧指針SP及堆棧的作用；10.掌握堆棧的設置及運用方式；11.熟習AT89C51復位條件、復位電路和復位后常用的SFR的形狀。12.了解時鐘電路組成、時鐘和機器周期的概念。課前預習和復習檢測1號題2號題3號題4號題5號題6號題7號題8號題9號題溫故知新檢測微機中常用的進制有哪些？各有何特點？1號題溫故知新檢測什么是BCD碼和BCD數(shù)？BCD數(shù)的加減運算有何特點？2號題溫故知新檢測什么是原碼、反碼和補碼？

3號題溫故知新檢測

4號題1101101.1011B=？H溫故知新檢測5號題AT89C51系列單片機內(nèi)部包含哪些主要功能部件？溫故知新檢測程序計數(shù)器PC的作用是什么？

6號題溫故知新檢測AT89C51的CPU主要由哪幾部分組成?7號題溫故知新檢測單片機CPU運算器的中心部件是什么？其主要功能有哪些？8號題溫故知新檢測AT89C51單片機內(nèi)部有多少字節(jié)的RAM和FlashROM？

9號題2.1AT89C51單片機的構(gòu)造AT89系列單片機在內(nèi)部構(gòu)造上根本一樣，其中不同型號的單片機只不過在個別模塊和功能方面有些區(qū)別。AT89C51單片機內(nèi)部硬件構(gòu)造框圖如圖2.1所示。它由一個8位中央處置器〔CPU〕、一個256B片內(nèi)RAM及4KBFlashROM、21個特殊功能存放器、4個8位并行I/O口、兩個16位定時/計數(shù)器、一個串行I/O口以及中斷系統(tǒng)等部分組成，各功能部件經(jīng)過片內(nèi)單一總線聯(lián)成一個整體，集成在一塊芯片上。2.1AT89C51單片機的構(gòu)造時序和振蕩電路程序存儲器ROM數(shù)據(jù)存儲器RAM2個16位定時/計數(shù)器CPU內(nèi)部8位數(shù)據(jù)總線中斷系統(tǒng)并行I/O口串行I/O口內(nèi)部中斷外部中斷P0P1P2P3RXDTXD時鐘源外部事件圖2.1AT89C51單片機內(nèi)部構(gòu)造框圖RAM128BRAM地址存放器P3口P1口P2口P0口鎖存器鎖存器鎖存器鎖存器中斷定時/計數(shù)器串行口SPBACC暫存器1暫存器2PSW指令存放器IR指令譯碼器IDDPL緩沖器程序計數(shù)器PCPC增量器地址存放器AR定時與控制4KROMALUDPH運算器控制器存儲器I/O接口圖2.2AT89C51單片機的內(nèi)部構(gòu)造表示2.1.1中央處置器(CPU)CPU是單片機內(nèi)部的中心部件，是一個8位二進制數(shù)的中央處置單元，主要由運算器、控制器和存放器陣列構(gòu)成。1.運算器運算器用來完成算術(shù)運算和邏輯運算功能，它是AT89C51內(nèi)部處置各種信息的主要部件。運算器主要由算術(shù)邏輯單元(ALU)、累加器(ACC)、暫存存放器(TMP1、TMP2)和形狀存放器(PSW)組成。1.運算器(1)算術(shù)邏輯單元(ALU)：AT89C51中的ALU由加法器和一個布爾處置器組成。(2)累加器(ACC)：用來存放參與算術(shù)運算和邏輯運算的一個操作數(shù)或運算的結(jié)果。(3)暫存存放器(TMP1、TMP2)：用來存放參與算術(shù)運算和邏輯運算的另一個操作數(shù)，它對用戶不開放。(4)形狀存放器(PSW)：PSW是一個8位標志存放器，用來存放ALU操作結(jié)果的有關(guān)形狀。表2.1PSW各位定義表位編號PSW7PSW6PSW5PSW4PSW3PSW2PSW1PSW0位定義CYCYACF0RS1RS0OV—P位地址D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0H①進位標志位CY：表示累加器A在加減運算過程中其最高位A7有無進位或借位。②輔助進位位AC：表示累加器A在加減運算時低4位(A3)有無向高4位(A4)進位或借位。③用戶標志位F0：是用戶定義的一個形狀標志位，根據(jù)需求可以用軟件來使它置位或去除。1.運算器④存放器選擇位RS1、RS0：AT89C51共有四組，每組八個任務存放器R0～R7。編程時用于存放數(shù)據(jù)或地址。但每組任務存放器在內(nèi)部RAM中的物理地址不同。RS1和RS0的四種形狀組合就是用來確定四組任務存放器的實踐物理地址的。RS1、RS0形狀與任務存放器R0～R7的物理地址關(guān)系如表2.2所示。表2.2任務存放器組R0～R7的物理地址RS1RS0任務存放器組號R0~R1的物理地址00011011012300H~07H08H~0FH10H~17H18H~1FH⑤溢出標志位OV：當執(zhí)行算術(shù)指令時，由硬件自動置位或清零，表示累加器A的溢出形狀。⑥奇偶標志位P：用于指示運算結(jié)果中1的個數(shù)的奇偶性，假設累加器A中1的個數(shù)為奇數(shù)，那么P=1；假設1的個數(shù)為偶數(shù)，那么P=0。2.控制器

控制器是單片機內(nèi)部按一定時序協(xié)調(diào)任務的控制中心，是分析和執(zhí)行指令的部件?？刂破髦饕沙绦蛴嫈?shù)器PC、指令存放器IR、指令譯碼器ID和定時控制邏輯電路等構(gòu)成。程序計數(shù)器PC是專門用于存放現(xiàn)行指令的16位地址的。CPU就是根據(jù)PC中的地址到ROM中去讀取程序指令碼和數(shù)據(jù)，并送給指令存放器IR進展分析。2.控制器指令存放器IR用于存放CPU根據(jù)PC地址從ROM中讀出的指令操作碼。指令譯碼器ID是用于分析指令操作的部件，指令操作碼經(jīng)譯碼后產(chǎn)生相應于某一特定操作的信號。定時控制邏輯中定時部件用來產(chǎn)生脈沖序列和多種節(jié)拍脈沖。3．存放器陣列存放器陣列是單片機內(nèi)部的暫時存儲單元或固定用途單元，包括通用存放器組和公用存放器組。通用存放器組用來存放過渡性的數(shù)據(jù)和地址，提高CPU的運轉(zhuǎn)速度。公用存放器組主要用來指示當前要執(zhí)行指令的內(nèi)存地址，存放特定的操作數(shù)，指示指令運轉(zhuǎn)的形狀等。2.1.2存儲器

AT89C51單片機內(nèi)部有256個字節(jié)的RAM數(shù)據(jù)存儲器和4?KB的閃存程序存儲器(Flash)，當不夠運用時，可分別擴展為64KB外部RAM存儲器和64KB外部程序存儲器。它們的邏輯空間是分開的，并有各自的尋址機構(gòu)和尋址方式。這種構(gòu)造的單片機稱為哈佛型構(gòu)造單片機。程序存儲器是可讀不可寫的，用于存放編好的程序和表格常數(shù)。數(shù)據(jù)存儲器是既可讀也可寫的，用于存放運算的中間結(jié)果，進展數(shù)據(jù)暫存及數(shù)據(jù)緩沖等。AT89C51單片機對外部電路進展控制或交換信息都是經(jīng)過I/O端口進展的。單片機的I/O端口分為并行I/O端口和串行I/O端口，它們的構(gòu)造和作用并不一樣。1．并行I/O端口AT89C51有四個8位并行I/O端口，分別命名為P0口、P1口、P2口和P3口，它們都是8位準雙向口，每次可以并行輸入或輸出8位二進制信息。2.1.3I/O端口AT89C51有一個全雙工的可編程串行I/O端口，它利用了P3口的第二功能，即將P3.1引腳作為串行數(shù)據(jù)的發(fā)送線TXD，將P3.0引腳作為串行數(shù)據(jù)的接納線RXD。2．串行I/O端口2.1.4定時器/計數(shù)器AT89C51內(nèi)部有兩個16位可編程定時器/計數(shù)器，簡稱為定時器0(T0)和定時器1(T1)，T0和T1分別由兩個8位存放器構(gòu)成，其中T0由TH0(高8位)和TL0(低8位)構(gòu)成，T1由TH1(高8位)和TL1(低8位)構(gòu)成。TH0、TL0、TH1、TL1都是SFR中的特殊功能存放器。T0和T1在TCON和TMOD的控制下可任務在定時器方式或計數(shù)器方式下，每種方式下又有不同的任務方式。當定時或計數(shù)溢出時還可懇求中斷。詳細情況參見第6章。2.1.5中斷系統(tǒng)單片機中的中斷是指CPU暫停正在執(zhí)行的原程序轉(zhuǎn)而為中斷源效力(執(zhí)行中斷效力程序)，在執(zhí)行完中斷效力程序后再回到原程序繼續(xù)執(zhí)行。中斷系統(tǒng)是指可以處置上述中斷過程所需求的部分電路。AT89C51的中斷系統(tǒng)由中斷源、中斷允許控制器IE、中斷優(yōu)先級控制器IP、定時器控制器TCON(中斷標志存放器)等構(gòu)成，IE、IP、TCON均為SFR特殊功能存放器(見表2.2)。2.1.6內(nèi)部總線總線是用于傳送信息的公共途徑?？偩€可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。單片機內(nèi)的CPU、存儲器、I/O接口等單元部件都是經(jīng)過總線銜接到一同的。采用總線構(gòu)造可以減少信息傳輸線的根數(shù)，提高系統(tǒng)可靠性，加強系統(tǒng)靈敏性。AT89C51單片機內(nèi)部總線是單總線構(gòu)造，即數(shù)據(jù)總線和地址總線是公用的。2.2AT89C51單片機引腳及其功能AT89C51有40條引腳，與其他51系列單片機引腳是兼容的。這40條引腳可分為I/O端口線、電源線、控制線、外接晶體線四部分。其封裝方式有兩種：雙列直插封裝(DIP)方式和方形封裝方式，如圖2.2所示。圖2.2AT89C51封裝和引腳分配圖(a)雙列直插式封裝(b)方形封裝2.2AT89C51單片機引腳及其功能AT89C51AT89C511．P0口P0口有八條端口線，命名為P0.0～P0.7，其中P0.0為低位，P0.7為高位。每條線的構(gòu)造組成如圖2.3所示。它由一個輸出鎖存器，兩個三態(tài)緩沖器，輸出驅(qū)動電路和輸出控制電路組成。P0口是一個三態(tài)雙向I/O口，它有兩種不同的功能，用于不同的任務環(huán)境。2.2.1I/O端口功能圖2.3P0口位構(gòu)造圖1．P0口P1口有八條端口線，命名為P1.0～P1.7，每條線的構(gòu)造組成如圖2.4所示。P1口是一個準雙向口，只作普通的I/O口運用，其功能與P0口的第一功能一樣。作輸出口運用時，由于其內(nèi)部有上拉電阻，所以不需外接上拉電阻；作輸入口運用時，必需先向鎖存器寫入“1〞，使場效應管T截止，然后才干讀取數(shù)據(jù)。2.P1口圖2.4P1口位構(gòu)造圖2.P1口P2口有八條端口線，命名為P2.0～P2.7，每條線的構(gòu)造如圖2.5所示。P2口也是一個準雙向口，它有兩種運用功能：一種是當系統(tǒng)不擴展外部存儲器時，作普通I/O口運用，其功能和原理與P0口第一功能一樣，只是作為輸出口時不需外接上拉電阻；另一種是當系統(tǒng)外擴存儲器時，P2口作系統(tǒng)擴展的地址總線口運用，輸出高8位的地址A7～A15，與P0口第二功能輸出的低8位地址相配合，共同訪問外部程序或數(shù)據(jù)存儲器(64KB)，但它只確定地址并不能像P0口那樣還可以傳送存儲器的讀寫數(shù)據(jù)。3.P2口圖2.5P2口位構(gòu)造圖3.P2口P3口有八條端口線，命名為P3.0～P3.7，每條線的構(gòu)造如圖2.6所示。P3口是一個多用途的準雙向口。第一功能是作普通I/O口運用，其功能和原理與P1口一樣。第二功能是作控制和特殊功能口運用，這時八條端口線所定義的功能各不一樣，如表2.3所示。4.P3口圖2.6P3口位構(gòu)造圖4.P3口表2.3P3口各位的第二功能引腳第二功能功能說明P3.0RXD串行數(shù)據(jù)輸入端P3.1TXD串行數(shù)據(jù)輸出端P3.2INT0外部中斷0中斷請求信號輸入端P3.3INT1外部中斷1中斷請求信號輸入端P3.4T0定時/計數(shù)器0外部計數(shù)脈沖輸入端P3.5T1定時/計數(shù)器1外部計數(shù)脈沖輸入端P3.6WR片外RAM寫選通信號輸出端P3.7RD片外RAM讀選通信號輸出端在單片機中，口是一個集數(shù)據(jù)輸入緩沖、數(shù)據(jù)輸出驅(qū)動及鎖存等多項功能于一體的I/O電路。AT89C51的4個口在電路構(gòu)造上根本一樣，P0～P3口都可作為普通I/O口來運用。但又各具特點，因此在功能和運用上各口之間有一定的差別。各口用作輸入時，均須先寫入“1〞；P0口用作輸出時，應外接上拉電阻。5．I/O口的讀寫(1)VCC：+5V電源線。(2)VSS：接地線。2.2.2電源線2.2.3外接晶體引腳(1)XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端和內(nèi)部時鐘任務的輸入端。采用內(nèi)部振蕩器時，它接外部石英晶體和微調(diào)電容的一個引腳。(2)XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。采用外部振蕩器時，該引腳懸空。AT89C51單片機的控制線有如下幾種：(1)RST：復位輸入端，高電平有效。(2)ALE/：地址鎖存允許/編程線。(3)：外部程序存儲器的讀選通線。(4)/VPP：片外ROM允許訪問端/編程電源端。2.2.4控制線2.3AT89C51存儲器AT89C51單片機存儲器構(gòu)造采用哈佛型構(gòu)造，即將程序存儲器(ROM)和數(shù)據(jù)存儲器(RAM)分開，它們有各自獨立的存儲空間、尋址機構(gòu)和尋址方式。其典型構(gòu)造如圖2.7所示。圖2.7AT89C51存儲器構(gòu)造圖(a)程序存儲器地址分配；(b)數(shù)據(jù)存儲器地址分配FFFFH1000H外部ROM0000H內(nèi)部ROMEA=1外部ROMEA=0任務存放器區(qū)位尋址區(qū)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)00H20H30H80H外部RAM0000HFFFFH0FFFHSFRFFH2.3AT89C51存儲器AT89C51程序存儲器有片內(nèi)和片外之分。片內(nèi)有4KB字節(jié)的Flash程序存儲器，地址范圍為0000H～0FFFH。當不夠運用時，可以擴展片外程序存儲器，因程序計數(shù)器PC和程序地址指針DPTR都是16位，片外程序存儲器擴展的最大空間是64KB，地址范圍為0000H～FFFFH。2.3.1程序存儲器AT89C51數(shù)據(jù)存儲器也有片內(nèi)和片外之分。片內(nèi)有256個字節(jié)RAM，地址范圍為00H～FFH。按功能又可分為兩部分；低128字節(jié)〔地址為00H～7FH〕為普通RAM區(qū)，高128字節(jié)〔地址為80H～FFH〕為特殊功能存放器(SFR)區(qū)。片外數(shù)據(jù)存儲器可擴展64KB存儲空間，地址范圍為0000H～FFFFH，但兩者的地址空間是分開的，各自獨立的，構(gòu)造分配如圖2.7(b)所示。2.3.2數(shù)據(jù)存儲器AT89C51單片機片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器可分為兩部分：00H～7FH單元空間的128字節(jié)為RAM區(qū)；0H～FFH單元空間的128字節(jié)為公用存放器(SFR)區(qū)。兩部分的地址空間是延續(xù)的。(1)片內(nèi)RAM區(qū)：共128字節(jié)，它又可劃分為通用存放器區(qū)、位尋址區(qū)、普通RAM區(qū)，如表2.4所示。1.片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器7FH

30H2FH7F7E7D7C7B7A7978

2EH7776757473727170

2DH6F6E6D6C6B6A6968

2CH6766656463626160

2BH5F5E5D5C5B5A5958

2AH5756555453525150

29H4F4E4D4C4B4A4948

28H474645444342414027H3F3E3D3C3B3A3938

26H373635343332313025H2F2E2D2C2B2A2928

24H2726252423222120

23H1F1E1D1C1B1A1918

22H1716151413121110

21H0F0E0D0C0B0A0908

20H0706050403020100

1FH3組

18H

17H2組

10H0FH1組

08H

07H

0組

00H表2.4AT89C51片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器位尋址區(qū)通用存放器區(qū)①通用存放器區(qū)：00H～1FH這32個單元為通用存放器區(qū)，分為四組，每組占八個RAM單元，地址由小到大分別用代號R0～R7表示。經(jīng)過設置程序形狀字PSW中的RS1、RS0形狀來決議哪一組存放器任務，如表2.2所示。②位尋址區(qū)：20H～2FH這16個單元為位尋址區(qū)。它有雙重尋址功能，既可以按位尋址操作，也可以普通RAM單元那樣按字節(jié)尋址操作。(1)片內(nèi)RAM區(qū)③普通RAM區(qū)：30H～7FH這80個單元為普通RAM區(qū)。用于存放用戶數(shù)據(jù)，只能按字節(jié)存取。④堆棧區(qū)：堆棧是片內(nèi)RAM中的特殊群體。用來暫時存放諸如子程序端口地址、中斷端口地址以及其它需求維護的數(shù)據(jù)。(1)片內(nèi)RAM區(qū)圖2.8堆棧構(gòu)造圖棧頂棧底〔可用軟件設置〕35H34H33H32H31H30H堆棧指針〔SP〕片內(nèi)80H～FFH區(qū)間，AT89C51集合了一些特殊用途的存放器，普通稱之為特殊功能存放器〔SFR〕。AT89C51單片機共有21個SFR，每個SFR占一個RAM單元。它們離散地分布在80H～FFH地址范圍內(nèi)，如表2.5所示。(2)公用存放器區(qū)表2.5AT89C51特殊功能存放器一覽表SFR符號地址復位值功能名稱*ACC0E0H00000000B累加器*B0F0H00000000BB寄存器*PSW0D0H00000000B程序狀態(tài)字SP81H00000111B堆棧指針DPL82H00000000B數(shù)據(jù)寄存器指針（低8位）DPH83H00000000B數(shù)據(jù)寄存器指針（高8位）*P080H11111111BP0口鎖存器*P190H11111111BP1口鎖存器*P20A0H11111111BP2口鎖存器*P30B0H11111111BP3口鎖存器*IP0B8HXXX00000B

中斷優(yōu)先級控制寄存器表2.5AT89C51特殊功能存放器一覽表〔續(xù)〕SFR符號地址復位值功能名稱*IE0A8HXXX00000H中斷允許控制寄存器TMOD89H000000000B定時/計數(shù)器方式控制寄存器*TCON88H00000000B定時/計數(shù)器控制寄存器TH08CH00000000B定時/計數(shù)器0高字節(jié)TL08AH00000000B定時/計數(shù)器0低字節(jié)TH18DH00000000B定時/計數(shù)器1高字節(jié)TL18BH00000000B定時/計數(shù)器1低字節(jié)*SCON98H00000000B串行控制寄存器SBUF99H不定串行數(shù)據(jù)緩沖器PCON87H0XXX0000B電源控制寄存器沒有被SFR占據(jù)的地址能夠在片內(nèi)并不存在。對這些地址讀出時，通常會得到隨機的數(shù)據(jù)，而寫入時將會有不確定的效應，因此軟件設計時不要運用這些單元。特殊功能存放器通常用存放器尋址，但也可以用直接尋址方式進展字節(jié)訪問。其中11個存放器還可進展位尋址〔表2.5中帶*號的存放器〕操作，其位地址的分配如表2.6所示。(2)公用存放器區(qū)表2.6SFR中的位地址分配存放器符號位地址字節(jié)地址D7D6D5D4D3D2D1D0BF7F6F5F4F3F2F1F0F0HACCE7E6E5E4E3E2E1E0E0HPSWD7D6D5D4D3D2D1D0D0HIP

BCBBBAB9B8B8HP3B7B6B5B4B3B2B1B0B0HIEAF

ACABAAA9A8A8HP2A7A6A5A4A3A2A1A0A0HSCON9F9E9D9C9B9A999898HP1979695949392919090HTCON8F8E8D8C8B8A898888HP0878685848382818080HAT89C51單片機可擴展片外64KB空間的數(shù)據(jù)存儲器，地址范圍為0000H～FFFFH，它與程序存儲器的地址空間是重合的，但兩者的尋址指令和控制線不同。如表2.7所示。2．片外數(shù)據(jù)存儲器存儲器類別訪問指令控制線ROMMOVCPSEN片外RAMMOVXWR、RD表2.7存儲器的訪問指令及控制線2.4AT89C51單片機任務方式2.4.1復位方式單片機在開機時或在任務中因干擾而使程序失控或任務中程序處于某種死循環(huán)形狀等情況下都需求復位。復位的作用是使中央處置器CPU以及其他功能部件都恢復到一個確定的初始形狀，并從這個形狀開場任務。1.復位原理：AT89C51單片機的復位靠外部電路實現(xiàn)，信號由RESET(RST)引腳輸入，高電平有效，在振蕩器任務時，只需堅持RST引腳高電平兩個機器周期，單片機即復位。復位后，PC程序計數(shù)器的內(nèi)容為0000H，其他特殊功能存放器的復位形狀如表2.5所示。片內(nèi)RAM中內(nèi)容不變。2.常用復位電路：普通有上電復位、手動開關(guān)復位和自動復位電路三種，如圖2.9所示。2.4.1復位方式圖2.9單片機復位電路圖(a)上電復位電路；(b)手動復位電路；(c)自動復位電路2.常用復位電路程序執(zhí)行方式是單片機的根本任務方式，即執(zhí)行用戶編寫好并存放在ROM中的程序。2.4.2程序執(zhí)行方式2.4.3省電方式AT89系列單片機有兩種省電運轉(zhuǎn)方式，即空閑方式和掉電方式。省電方式可使單片機功耗最小。單片機正常任務時耗費10～20mA電流，空閑方式任務時耗費1.75mA電流，掉電方式任務時耗費5～50μA電流。在空閑和掉電方式下，單片機內(nèi)部硬件控制電路如圖2.10所示。圖2.10空閑和掉電方式內(nèi)部電路圖單片機省電方式下內(nèi)部控制電路2.5AT89C51時鐘電路與時序2.5.1振蕩器與時鐘電路單片機內(nèi)各部件之間有條不紊的協(xié)調(diào)任務，其控制信號是在一種根本節(jié)拍的指揮下按一定時間順序發(fā)出的，這些控制信號在時間上的相互關(guān)系就是CPU時序。而產(chǎn)生這種根本節(jié)拍的電路就是振蕩器和時鐘電路。AT89C51單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的單級反相放大器，如圖2.11所示。圖2.11AT89C51內(nèi)部振蕩器電路圖AT89C51內(nèi)部振蕩器電路引腳XTAL1為反相器輸入端，XTAL2為反相器輸出端。當在放大器兩個引腳上外接一個晶體(或陶瓷振蕩器)和電容組成的并聯(lián)諧振電路作為反響元件時，便構(gòu)成一個自激振蕩器，如圖2.12所示。AT89C51內(nèi)部振蕩器電路單片機也可采用外部振蕩器向內(nèi)部時鐘電路輸入一固定頻率的時鐘源信號。此時，外部信號接至XTAL1端，輸入給內(nèi)部時鐘電路，而XTAL2端浮空即可，如圖2.13所示。圖2.12內(nèi)部振蕩器等效電路圖反相器輸入端反相器輸出端AT89C51內(nèi)部振蕩器電路圖2.13外部時鐘電路圖懸空1．振蕩周期振蕩周期指由單片機片內(nèi)或片外振蕩器所產(chǎn)生的，為單片機提供時鐘源信號的周期(其值為1/fosc)。2．時鐘周期時鐘周期又稱為形狀周期S，由內(nèi)部時鐘電路產(chǎn)生，是振蕩周期的二倍。每個時鐘周期分為P1和P2兩個節(jié)拍，前半周期P1節(jié)拍信號有效，后半周期P2節(jié)拍信號有效，每個節(jié)拍完成不同的邏輯操作。2.5.2時序一個機器周期由6個形狀周期(12個振蕩周期)組成，6個形狀周期用S1～S6表示，每一形狀周期的兩個節(jié)拍用P1、P2表示，那么一個機器周期的12個節(jié)拍就可用S1P1、S1P2、S2P1、…、S6P1、S6P2來表示，見以下圖。3．機器周期S1S2S3S4S5S6P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2圖2.14一個機器周期的12個節(jié)拍〔振蕩周期〕執(zhí)行一條指令所占用的全部時間。一個指令周期通常由1～4個機器周期組成。假設外接晶振頻率為fosc=12MHZ，那么四個根本周期的詳細數(shù)值為：(1)振蕩周期=1/12μs。(2)時鐘周期=1/6μs。(3)機器周期=1μs。(4)指令周期=1～4μs。4．指令周期圖2.15AT89C51單片機典型指令時序圖5.AT89C51單片機典型指令時序(1)訪問外部ROM時序圖2.16讀外部程序ROM時序圖圖2.17讀外部數(shù)據(jù)RAM時序圖(2)讀外部數(shù)據(jù)RAM時序圖2.18寫外部數(shù)據(jù)RAM的時序圖(3)寫外部數(shù)據(jù)RAM的時序本章小結(jié)1．單片機是將微處置器、存儲器和I/O接口等電路集成在一塊芯片上所構(gòu)成的微型計算機。因此，它比微機體積更小，價錢更低，因此在某些場所運用得更加廣泛。2．89C51單片機有40個引腳，采用雙列直插的封裝方式，每個引腳都有其特定功能。這40個引腳按功能可分為四大類：電源線、I