單片機原理及應用（C51版）教案第2章 單片機基本結構和工作原理

第2章

單片機基本結構和工作原理主要介紹MCS-51單片機的內(nèi)部結構及外部引腳、存儲器結構及特殊功能寄存器功能、并行I/O端口結構和工作原理、CPU工作時序和工作方式等內(nèi)容。第2章

單片機的基本結構和工作原理單片機的組成和內(nèi)部結構2.1單片機的外部引腳及功能2.2單片機的存儲器結構2.3單片機的I/O電路2.4單片機的輔助電路2.5單片機的工作時序和工作方式2.62.1單片機的組成和內(nèi)部結構2.1.1單片機的組成單片機內(nèi)部通常包含以下部件：一個8位CPU；一個片內(nèi)振蕩器及時鐘電路；4KBROM（8031沒有片內(nèi)ROM，增強型為8KB）；128BRAM（增強型為256B）；兩個16位定時器/計數(shù)器（增強型為三個）；可尋址64KB外部數(shù)據(jù)存儲器和64KB外部程序存儲器空間的控制電路；32條可編程的I/O口（四個8位并行I/O端口）；一個可編程全雙工串行口；具有五個中斷源、兩個優(yōu)先級嵌套中斷結構（增強型為六個中斷源）。2.1.1

單片機的組成2.1.2單片機的內(nèi)部邏輯結構包括：算術/邏輯運算單元ALU、布爾處理器、累加器、B寄存器、暫存器、程序狀態(tài)字PSW等部件。功能：實現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術邏輯運算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳送等操作。一.運算器2.1.3CPU的內(nèi)部結構1．算術邏輯單元ALU運算器的核心部件，實質上是全加器。對數(shù)據(jù)進行加、減、乘、除等算術運算以及對數(shù)據(jù)進行與、或、異或、循環(huán)、置1、清0等邏輯運算。2．累加器ACC或A是一個8位寄存器，很多運算都要通過累加器提供操作數(shù)，多數(shù)運算結果也在ACC中存放。2.1.3CPU的內(nèi)部結構3．B寄存器暫時存儲數(shù)據(jù)總線或其他寄存器送來的操作數(shù)。4．暫存寄存器(TMP1和TMP2)5．程序狀態(tài)字寄存器(PSW)一個8位的專用寄存器，主要用于存放當前運算結果的狀態(tài)。B寄存器是為乘法和除法而設置的，在進行乘法和除法運算時A和B組成寄存器對，記為AB。在不執(zhí)行乘法和除法時，B寄存器可以作為一個普通寄存器使用。2.1.3CPU的內(nèi)部結構二.控制器

控制器是單片機的指揮控制部件。功能：接受來自程序存儲器中的指令并對指令進行譯碼和分析并根據(jù)指令的性質控制單片機各功能部件從而保證單片機各部分能自動而協(xié)調(diào)的工作。

包括：程序計數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、數(shù)據(jù)指針、堆棧指針、定時與控制邏輯電路等。2.1.3CPU的內(nèi)部結構1．程序計數(shù)器(PC)16位專用寄存器，用于存放一條將要執(zhí)行指令的地址，具有自動加1功能。執(zhí)行轉移、子程序調(diào)用指令和中斷響應時，PC內(nèi)容不再加1。單片機復位時，PC裝入0000H。2．指令寄存器(IR)一個8位寄存器，用于寄存等待執(zhí)行的指令。

2.1.3CPU的內(nèi)部結構源程序

ORG0000H

LJMPSTARTORG0040HSTART：MOVSP，#5FH;設堆棧

LOOP：NOP

LJMPLOOP

；循環(huán)

END

；結束目標文件也就是最終寫入EPROM的文件：020040FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF75815F

00

0200433．指令譯碼器(ID)對指令寄存器中的指令進行譯碼。

4．數(shù)據(jù)指針(DPTR)一個16位專用寄存器，通常在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時作地址指針。5．堆棧指針(SP)一個8位專用寄存器，用于存放堆棧棧頂?shù)刂贰?．定時與控制邏輯電路產(chǎn)生各種控制信號，協(xié)調(diào)各功能部件的工作。2.1.3CPU的內(nèi)部結構2.2單片機的外部引腳及功能I/O引腳控制引腳電源與晶振引腳I/O引腳即輸入/輸出端口，有P0（P0.0～P0.7）、P1（P1.0～P1.7）、P2（P2.0～P2.7）、P3（P3.0～P3.7）4個8位準雙向輸入/輸出端口。P0、P2和P3口可以組成三總線，用于外圍芯片擴展。2.2.1I/O引腳地址總線(AB)805187518031P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7PSENEAALERST用戶I/O控制總線(CB)鎖存器P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ALEA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0VCCVSS數(shù)據(jù)總線(DB)VCCVSSRST：復位輸入端，該引腳出現(xiàn)連續(xù)2個周期高電平使單片機復位。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，ALE為地址鎖存器提供鎖存信號，用于鎖存地址的低位字節(jié)，不訪問外部存儲器時，ALE端仍以不變的頻率（為振蕩頻率的1/6）周期性地出現(xiàn)正脈沖信號。注意：訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。在對片內(nèi)ROM編程時，該引腳的第二功能用于輸入編程脈沖。2.2.2控制引腳PSEN：外部程序存儲器取指使能。在訪問外部ROM時，該信號自動產(chǎn)生，每個機器周期輸出兩個脈沖。EA/Vpp：外部訪問允許；當EA為高電平時，CPU從內(nèi)部程序存儲器執(zhí)行指令，當PC值超過片內(nèi)程序存儲器最大地址范圍時，將自動轉向外部存儲器執(zhí)行程序。當EA為低電平時，CPU只從外部程序存儲器執(zhí)行指令。在片內(nèi)ROM編程期間，該引腳的第二功能用于加12V的編程允許電源。思考：8031單片機的EA引腳應該接什么電平？2.2.2控制引腳Vcc：電源端。GND：接地端。XTAL1：接外部晶振的一個引腳。XTAL2：接外部晶振的一個引腳。（后面講）2.2.3電源與晶振引腳應用舉例--P1口驅動流水燈單片機的組成和內(nèi)部結構-單片機的內(nèi)部邏輯結構從物理上看，MCS-51單片機有4個存儲空間：內(nèi)部ROM、外部ROM、內(nèi)部RAM、外部RAM。從用戶角度看，MCS-51單片機有3個存儲地址空間：片內(nèi)外統(tǒng)一尋址的ROM空間----用MOVC指令訪問片內(nèi)RAM空間和SFR----用MOV指令訪問片外RAM空間----用MOVX指令訪問MCS-51單片機的存儲器組織采用哈佛結構，即程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器使用不同的邏輯空間、不同的物理存儲、不同的尋址方式和不同的訪問時序。2.3單片機的存儲器結構程序存儲器00H7FH80HFFH內(nèi)部RAMSFR內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器外部ROM60KBEA=0EA=10000H0FFFH1000HFFFFH內(nèi)部ROM4KB外部ROM4KB外部數(shù)據(jù)存儲器外部RAM64KBFFFFH0000H2.3單片機的存儲器結構程序存儲器用來存放程序、表格和常數(shù)，也稱為ROM。以程序計數(shù)器PC作為地址指針，通過16位地址總線，可尋址的地址空間為64K字節(jié)，地址范圍為0000H～FFFFH。對于MCS-51系列單片機，ROM主要有3種形式：80C31/80C32片內(nèi)無ROM，必須外部擴展80C51/87C51片內(nèi)有4KB的ROM/EPROM80C52/87C52片內(nèi)有8KB的ROM/EPROM2.3.1程序存儲器要使用外部ROM，

引腳必須接低電平；要使用內(nèi)部ROM，

引腳必須接高電平。2.3.1程序存儲器-片內(nèi)與片外程序存儲器的選擇2.3.1程序存儲器-程序存儲器低端的特殊單元地址功能0000H復位0003H外部中斷0000BH定時器/計數(shù)器00013H外部中斷1001BH定時器/計數(shù)器10023H串行口中斷程序存儲器低端的特殊單元如下表所示：2.3.1程序存儲器-程序存儲器低端的特殊單元低端幾個特殊單元2.3.1程序存儲器-程序代碼及其觀察數(shù)據(jù)存儲器用來存放暫時性的輸入輸出數(shù)據(jù)、運算的中間結果或用作堆棧，也稱為RAM。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器

外部數(shù)據(jù)存儲器2.3.2數(shù)據(jù)存儲器2.3.2數(shù)據(jù)存儲器-工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)（4組）寄存器組0：地址00H~07H

寄存器組1：地址08H~0FH寄存器組2：地址10H~17H寄存器組3：地址18H~1FH

PSW寄存器中：

每組又包括8個寄存器，記為R0～R7當前工作寄存器組選擇通過RS1和RS0設置內(nèi)部RAM的20H～2FH區(qū)域為位尋址區(qū)，只能按位尋址。

2.3.2數(shù)據(jù)存儲器-位尋址區(qū)字節(jié)地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D020H07H06H05H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H字節(jié)地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D020H07H06H05H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78HMOVA，20HMOVC，20H累加器位累加器位尋址區(qū)2.3.2數(shù)據(jù)存儲器-位尋址區(qū)內(nèi)部RAM的30H～7FH區(qū)域為普通存儲區(qū)，只能按字節(jié)尋址。

數(shù)據(jù)緩沖

堆棧

SP指示棧頂復位時SP=07H

系統(tǒng)初始化通常重新設置2.3.2數(shù)據(jù)存儲器-普通存儲區(qū)基本型單片機有21個SFR離散地分布在80H～FFH空間。與運算器相關3個

ACC

B

PSW與定時/計數(shù)器相關6個

TH0,TL0

TH1,TL1

TMODTCON指針類3個

SP

DPH,DPL與口相關7個

P0,P1,P2,P3

SBUFSCON

PCON與中斷相關2個

IE

IP2.3.3特殊功能寄存器2.3.3特殊功能寄存器標

志

符名

稱地

址ACC累加器E0HBB寄存器F0HPSW程序狀態(tài)字寄存器D0HSP堆棧指針81HDPH數(shù)據(jù)指針DPTR高字節(jié)83HDPL數(shù)據(jù)指針DPTR低字節(jié)82HP0P0口80HP1P1口90HP2P2口A0HP3P3口B0HIE中斷允許控制寄存器A8HIP中斷優(yōu)先級控制寄存器B8HTMOD定時器/計數(shù)器工作方式寄存器89HTCON中斷請求標志寄存器88H標

志

符名

稱地

址TH0定時器/計數(shù)器0（高字節(jié)）8CHTL0定時器/計數(shù)器0（低字節(jié)）8AHTH1定時器/計數(shù)器1（高字節(jié)）8DHTL1定時器/計數(shù)器1（低字節(jié)）8BHSCON串行口控制寄存器98HSBUF串行口收發(fā)數(shù)據(jù)寄存器99HPCON電源控制寄存器87H地址的尾數(shù)是0或8的寄存器不僅可以按字節(jié)訪問，也可以按位尋址，常用的訪問方法“寄存器名.位序號”2.3.3特殊功能寄存器1．累加器

8位寄存器，ACC表示地址（E0H），寄存器名稱為A。為ALU提供操作數(shù)、存放運算結果。大部分指令要通過累加器ACC進行，通常用A表示。2.3.3特殊功能寄存器其中F0、RS1、RS0可以軟件設置，Cy、Ac、OV和P由CPU決定。PSWD7D6D5D4D3D2D1D0D0HCyAcF0RS1RS0OV-PCy：進位標志位。當最高位有進位(加法)或有借位(減法)時，Cy=1，否則Cy=0。

在布爾(位)處理器中作位累加器使用，常用“C”表示。Ac：輔助進位標志位。當?shù)?位相加(或相減)時，若D3位向D4位有進位(或借位)，AC=1，否則AC=0。2．程序狀態(tài)字寄存器PSW

2.3.3特殊功能寄存器F0（用戶標志位）：F0是開發(fā)者可以定義的一個狀態(tài)標記，用軟件來使它置1或清0。RS1、RS0：工作寄存器組選擇控制位。OV：溢出標志位。用于指示帶符號數(shù)運算的溢出。

當兩個帶符號數(shù)進行運算時，OV邏輯表達式為OV=C7⊕C6。P：奇偶標志位，ACC中“1”的個數(shù)為奇數(shù)，P置1。RS1RS0組對應RAM中的地址00000H～07H01108H～0FH10210H～17H11318H～1FH2.3.3特殊功能寄存器有符號二進制數(shù)的表示方法及溢出問題

我們假定討論的數(shù)為整數(shù)，對8位有符號二進制整數(shù)，用下表示：數(shù)值部分符號位0：表示正數(shù)1：表示負數(shù)

這種表示方法稱為機器數(shù)表示法。有符號二進制數(shù)的真值為它對應的十進制數(shù)。有符號二進制數(shù)的表示方法及溢出問題補碼表示法一個數(shù)X的補碼記為，補碼可定義為：補[X]補[x]=x

當

當(mod)值的注意的是：0的補碼只有唯一的形式，符號位和數(shù)值位均為0。無正負0之分。有符號二進制數(shù)的表示方法及溢出問題負數(shù)補碼的求法補[x]==，x<0即負數(shù)x的補碼等于模加上其真值（或減去其真值的絕對值）。補[X](mod)如：x=-1010111B，n=8，則===10000000B-1010111B10101001B有符號二進制數(shù)的表示方法及溢出問題有符號數(shù)運算的溢出問題

如果計算機的字長為n位，n位二進制數(shù)的最高位為符號位，其余n-1位為數(shù)值位，采用補碼表示法時，可表示的數(shù)X的范圍為：當n=8時，可表示的有符號數(shù)的范圍為：-128+127

如果補碼的運算結果超出可表示的有符號數(shù)的范圍時，就會發(fā)生溢出，使計算結果出錯（舉例）。3.數(shù)據(jù)指針DPTR

16位特殊功能寄存器，可分為2個8位寄存器：高8位字節(jié)寄存器用DPH表示；低8位字節(jié)寄存器用DPL表示。常用作訪問外部存儲器的地址寄存器。尋址范圍為64KB。

2.3.3特殊功能寄存器

4．堆棧指針SP

8位特殊功能寄存器，總是指向棧頂。

堆棧操作遵循“后進先出”的原則，并由壓入指令(PUSH)和彈出指令(POP)完成：

數(shù)據(jù)入棧時SP先加1，然后壓入數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)出棧時先彈出數(shù)據(jù)，SP再減1。

主機復位后，SP的初始值為07H，為避免與工作寄存器、位寄存器重疊，通常設在30H～7FH。工作寄存器一直使用0組時，SP也可默認初始值而不做改變。2.3.3特殊功能寄存器片內(nèi)RAM30H11H10HSP××片內(nèi)RAM50H40H11H10HSP××40H30H片內(nèi)RAM50H40H11H10H50H××SP30H片內(nèi)RAM40H11H10H34H××SP30H34H34H××××執(zhí)行前執(zhí)行前執(zhí)行前PUSH指令后執(zhí)行POP指令后指令PUSH40H操作示意圖指令POP30H操作示意圖2.3.3特殊功能寄存器2.3.3特殊功能寄存器-寄存器在RAM中的映射RAM內(nèi)容查看2.3.3數(shù)據(jù)存儲器-數(shù)據(jù)查看單片機的組成和內(nèi)部結構-單片機的內(nèi)部邏輯結構有4個8位并行I/O端口，占32根引腳。每位都有自己的鎖存器(即特殊功能寄存器P0～P3)、輸出驅動器和輸入緩沖器。不需外部功能擴展時：都可以作典型的并行I/O端口，P3還可以作第二功能口。需要外部功能擴展時：P2口作高8位地址線，P0口為低8位地址/數(shù)據(jù)線復用，P1作典型的I/O口。2.4單片機的I/O電路P0、P2和P3口可以組成三總線，用于外圍芯片擴展。地址總線(AB)805187518031P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7PSENEARST用戶I/O控制總線(CB)鎖存器P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ALEA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0VCCVSS數(shù)據(jù)總線(DB)VCCGND2.4單片機的I/O電路當控制信號為0時，P0口輸入數(shù)據(jù)或作I/O口控制信號為1時，P0口輸出地址/數(shù)據(jù)信息輸出鎖存器兩個輸入緩沖器輸出驅動電路P0口內(nèi)部結構輸出控制電路2.4.1P0口-P0口的結構截止0控制電平為“0”，鎖存器的Q與V2接通與門封鎖，V1截止，P0口的輸出是漏極開路電路P0作輸出口時，要外接上拉電阻，一般選R=4.7KΩ或5.1KΩ。0R2.4.1P0口-P0口的功能1.P0作通用I/O口（1）輸出時2.4.1P0口-P0口的功能1.P0作通用I/O口R0100010截止1導通（2）輸入時讀鎖存器(“讀-修改-寫”類指令，如ANLP0,A)

讀引腳(“MOV”類指令，如MOVA,P0),要先寫“1”

1.P0作通用I/O口2.4.1P0口-P0口的功能①讀引腳時為什么要先給鎖存器寫“1”？輸入操作前，內(nèi)部總線先輸出1，使V2截至，引腳處于懸浮狀態(tài)，變?yōu)楦咦杩馆斎耄ú唤由侠娮钑r）；或者被上拉為高電平（接上拉電阻時）。因為作輸入端口時，要先執(zhí)行輸出“1”的操作，所以這種口不是真正的雙向I/O口，被稱為準雙向口。在讀輸入端口數(shù)據(jù)時（MOVA，P0），如果V2導通，就會將輸入的高電平（按鍵沒按下）拉成低電平，產(chǎn)生誤讀。0100010截止1導通有效R典型輸入電路2.4.1P0口-P0口的功能②為什么需要讀鎖存器？對P0口進行“讀-修改-寫”操作時，如執(zhí)行“ANLP0，A”指令，此時要讀取鎖存器的內(nèi)容。VCC001有效1導通00有效1先修改R因為從引腳讀出的電平有時不正確(例如用端口驅動晶體管的基極時)。2.4.1P0口-P0口的功能2.P0作地址數(shù)據(jù)總線地址或數(shù)據(jù)信息分時出現(xiàn)在輸出引腳?？刂齐娖綖椤?”，與門打開，地址/數(shù)據(jù)信息與V1接通。地址/數(shù)據(jù)信息經(jīng)反相器與V2接通。上下兩個FET處于反相，構成了推拉式的輸出電路，其負載能力大大增強。此時，P0口不需要外接上拉電阻?。?）輸出時（C=1）2.4.1P0口-P0口的功能數(shù)據(jù)是從引腳通過輸入緩沖器進入內(nèi)部總線。CPU會在讀入數(shù)據(jù)之前自動向P0口寫入“FFH”，V2截止。輸入數(shù)據(jù)前無需額外操作，此時P0口是真正的雙向口。2.P0作地址數(shù)據(jù)總線（2）輸入時（C由1變成0）2.4.1P0口-P0口的功能本身有上拉電阻由輸出鎖存器、輸入緩沖器和輸出驅動電路組成。只有一種功能——通用I/O口讀引腳時先向該口寫“1”—準雙向I/O口。2.4.2P1口控制信號為0時：為通用I/O口，讀引腳時先向該口寫“1”—準雙向I/O口。輸出鎖存輸入緩沖輸出驅動輸出控制本身有上拉電阻2.4.3P2口控制信號為1時:為地址總線高8位2.4.3P2口既可作通用I/O口，又可實現(xiàn)變異功能。1.P3作通用I/O口—準雙向I/O口變異功能輸出端W的狀態(tài)為“1”1本身有上拉電阻2.4.4P3口

第二功能

P3.0：RxD（串行口輸入）

P3.1：TxD（串行口輸出）

P3.2：INT0（外部中斷0輸入）

P3.3：INT1（外部中斷1輸入）

P3.4：T0（定時器/計數(shù)器0的外部輸入）

P3.5：T1（定時器/計數(shù)器1的外部輸入）

P3.6：WR（片外數(shù)據(jù)存儲器“寫選通控制”輸出）

P3.7：RD（片外數(shù)據(jù)存儲器“讀選通控制”輸出）2.4.4P3口2.P3實現(xiàn)第二功能輸出：Q=1輸入：Q=1，W=12.4.4P3口外部擴展ROM或RAM時：P0口和P2口構成16位地址總線P0口分時復用為8位數(shù)據(jù)總線P3口作第二變異功能P1口作I/O用P0口可驅動8個LSTTL的電路，作通用I/O口時要加上拉電阻，作地址/數(shù)據(jù)總線時，不必加上拉電阻。P1、P2、P3口可驅動4個LSTTL的電路。2.4單片機的I/O電路-總結單片機的外部引腳單片機的外部引腳及最小系統(tǒng)復位電路時鐘電路最小應用系統(tǒng)：維持單片機運行的最簡單配置的系統(tǒng)。2.5.3單片機最小系統(tǒng)RSTP1口驅動流水燈的硬件電路P1口驅動流水燈的硬件電路時鐘電路：給單片機提供時鐘脈沖，保證單片機按照自身的時序自動工作起來。復位電路RST：復位輸入端，該引腳連續(xù)出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平，使單片機復位。時鐘電路復位電路2.5單片機的輔助電路輔助電路是單片機正常工作的必要條件。單片機的主要輔助電路為：MCS-51的時鐘信號通常有內(nèi)部方式和外部方式兩種產(chǎn)生方式：內(nèi)部方式：在XTAL1和XTAL2之間連上晶振和電容。內(nèi)部時鐘方式晶體的振蕩頻率在1.2MHz～24MHz之間，典型值為6MHz、12MHz或11.0592MHz。

C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在10～30pF之間，典型值為30pF。2.5.1時鐘電路-內(nèi)部方式外部時鐘方式（CHMOS）外部方式：將外部已有的時鐘信號引入單片機。常用于多片單片機同時工作，為使各單片機時序同步。2.5.1時鐘電路-外部方式MCS-51單片機的時序定時單位從小到大依次為時鐘周期、S狀態(tài)、機器周期和指令周期。2.6單片機的工作時序和工作方式S1S2S3S4

S5S6S1S2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2一個機器周期X21.時鐘周期也稱振蕩周期、晶振周期，指為單片機提供時鐘信號的振蕩源的周期或外部輸入時鐘的周期。若晶體振蕩頻率為fosc，則時鐘周期T=1/fosc。2.6.1時序的基本概念2.機器周期完成一條指令的一個基本操作所需的時間稱為機器周期。一個機器周期包含6個S狀態(tài)，12個節(jié)拍：

S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、…、S6P1、S6P2若晶體振蕩頻率為fosc，則機器周期=12/fosc。S1S2S3S4

S5S6S1S2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2一個機器周期X22.6.1時序的基本概念3.指令周期單片機CPU執(zhí)行一條指令所需的時間。執(zhí)行不同指令所需時間也不盡相同，有單機器周期、雙機器周期、四機器周期三種指令周期。MCS-51系列單片機除乘法、除法指令是四周期指令外，其余都是單周期指令或雙周期指令。2.6.1時序的基本概念按所占字節(jié)分單字節(jié)指令雙字節(jié)指令三字節(jié)指令按運行時間分單周期指令雙周期指令四周期指令匯編指令的分類單字節(jié)單周期指令單字節(jié)雙周期指令單字節(jié)四周期指令雙字節(jié)單周期指令雙字節(jié)雙周期指令三字節(jié)雙周期指令2.6.2單片機的工作時序取址和執(zhí)行指令的時序關系ALE信號是地址鎖存信號。該信號每有效一次，就能對程序存儲器執(zhí)行一次讀指令操作。ALE信號的頻率為1/6振蕩頻率，即在一個機器周期中，ALE信號兩次有效：第一次在S1P2和S2P1期間，第二次在S4P2和S5P1期間，有效寬度為一個狀態(tài)周期。122.6.2單片機的工作時序地址總線(AB)805187518031P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7PSENEARST用戶I/O控制總線(CB)鎖存器P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ALEA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0VccVss數(shù)據(jù)總線(DB)VccGND單片機的I/O引腳組成的三總線P0口既是地址總線，又是數(shù)據(jù)總線，它如何做到“身兼二職”的？P0口如何做到既是地址總線，又是數(shù)據(jù)總線的？當ALE輸出高電平時，P0口提供低8位地址信號；當ALE變成低電平時，低8位地址信號被存在鎖存器中，然后P0口可以當作數(shù)據(jù)總線使用。地址總線(AB)805187518031P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.