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51单片机时序及延时分析

作者:时间:2013-01-24来源:网络收藏

计算机工作时,是在统一的时钟脉冲控制下一拍一拍地进行的。这个脉冲是由单片机控制器中的电路发出的。单片机的就是CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序,为了保证各部件间的同步工作,单片机内部电路应在唯一的时钟信号下严格地控时序进行工作,在学习的时序之前,我们先来了解下时序相关的一些概念。

扩展阅读:单片机时序分析

既然计算机是在统一的时钟脉冲控制下工作的,那么,它的时钟脉冲是怎么来的呢?

要给我们的计算机CPU提供时序,就需要相关的硬件电路,即振荡器和时钟电路。我们学习的80内部有一个高增益反相放大器,这个反相放大器的作用就是用于构成振荡器用的,但要形成时钟,外部还需要加一些附加电路。8051单片机的时钟产生有以下两种方法:

一、内部时钟方式:

利用单片机内部的振荡器,然后在引脚XTAL1(18脚)和XTAL2(19脚)两端接晶振,就构成了稳定的自激振荡器,其发出的脉冲直接送入内部时钟电路,外接晶振时,晶振两端的电容一般选择为30PF左右;这两个电容对频率有微调的作用,晶振的频率范围可在1.2MHz-12MHz之间选择。为了减少寄生电容,更好地保证振荡器稳定、可靠地工作,振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近。(提示一下,本站提供的学习套件全部采用的就是这种时钟方式)。

二、外部时钟方式:

此方式是利用外部振荡脉冲接入XTAL1或XTAL2。HMOS和CHMOS单片机外时钟信号接入方式不同,HMOS型单片机(例如8051)外时钟信号由XTAL2端脚注入后直接送至内部时钟电路,输入端XTAL1应接地。由于XTAL2端的逻辑电平不是TTL的,故建议外接一个上接电阻。对于CHMOS型的单片机(例如80C51),因内部时钟发生器的信号取自反相器的输入端,故采用外部时钟源时,接线方式为外时钟信号接到XTAL1而XTAL2悬空。如下图

1.jpg

外接时钟信号通过一个二分频的触发器而成为内部时钟信号,要求高、低电平的持续时间都大于20ns,一般为频率低于12MHz的方波。片内时钟发生器就是上述的二分频触发器,它向芯片提供了一个2节拍的时钟信号。

前面已提到,计算机工作时,是在统一的时钟脉冲控制下一拍一拍地进行的。由于指令的字节数不同,取这些指令所需要的时间也就不同,即使是字节数相同的指令,由于执行操作有较大的差别,不同的指令执行时间也不一定相同,即所需的拍节数不同。为了便于对CPU时序进行分析,一般按指令的执行过程规定了几中周期,即时钟周期、机器周期和指令周期,也称为时序定时单位,下面分别予以讲解。

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