時(shí)鐘電路與時(shí)序

1、時(shí)鐘電路與時(shí)序 MCS5l單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTALl和XTAL2分別是反相放大器的輸入端和輸出端，由這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成了一個(gè)自激振蕩器，如圖29所示。這種方式形成的時(shí)鐘信號(hào)稱(chēng)為內(nèi)部時(shí)鐘方式。 利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體(或陶瓷)振蕩器和兩個(gè)電容就構(gòu)成丁一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。晶體振蕩頻率可在12MH212MH2之間選擇。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但其取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度稍有影響，C1,C2可在20pF一100PF之間取值。一般當(dāng)外接晶體時(shí)，電容選為30PF土10pF；

2、外接陶瓷振蕩器時(shí)選40pF+10pF。 此外，單片機(jī)的時(shí)鐘還可以采用外部方式。所謂外部時(shí)鐘方式，是指利用外部振蕩信號(hào)源直接接人XTALl或XTAL2。由于HMOS和CHMOS單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘進(jìn)入的引腳不同，CHMOS型由XTALl進(jìn)入，HMOS型由XTAL2進(jìn)入，因此外部振蕩信號(hào)源接人的方法也不同。國(guó)210為HMOS型單片機(jī)接法，圖211為CHMOS型單片機(jī)接法。 對(duì)HMOs型單片機(jī)，外部振蕩信號(hào)接至XTAL2端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，而內(nèi)部反相放大器的輸入端x丁ALl應(yīng)接地。由于XTAL2端的邏輯電平不是TTL電平，故應(yīng)外接一個(gè)上接電阻。 對(duì)CHMOS型單片機(jī)，內(nèi)部時(shí)鐘引入端取自反相放大器

3、的輸入端，因此在采用外部時(shí)鐘時(shí)，外部時(shí)鐘信號(hào)接至xTAI。1端，而XTAL2端懸空。 外接振蕩信號(hào)源方式常用于多塊芯片同時(shí)工作，以便予同步。注意，外接的脈沖信號(hào)應(yīng)是高、低電乎持續(xù)時(shí)間大于20ns的方波，且脈沖頻率應(yīng)低于12MH2。 二、有關(guān)cPu時(shí)序的概念 計(jì)算機(jī)在執(zhí)行指令時(shí)，一條指令經(jīng)譯碼后產(chǎn)生若干個(gè)基本的微操作，這些微操作所對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)在時(shí)間上的先后次序稱(chēng)為計(jì)算機(jī)的時(shí)序。下面介紹有關(guān)cPu時(shí)序的幾個(gè)概念。 L振蕩周期 指為單片機(jī)提供定時(shí)信號(hào)的振蕩源的周期期。 2時(shí)鐘周期 也稱(chēng)為狀態(tài)周期，用5表示。時(shí)鐘周期是計(jì)算機(jī)中最基本的時(shí)間單位，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，cPu完成一個(gè)員基本的動(dòng)作。Mcs51

4、單片機(jī)中一個(gè)時(shí)鐘周期為振蕩周期的2倍。 3機(jī)器周期 為便于管理，常把一個(gè)指令的執(zhí)行過(guò)程劃分為若干個(gè)階段，每一階段完成一個(gè)基本操作，例如，取指令、存儲(chǔ)器讀、存儲(chǔ)器寫(xiě)等。完成一個(gè)基本操作所需要的時(shí)間稱(chēng)為機(jī)器周期。MCS51的一個(gè)機(jī)器周期含有6個(gè)時(shí)鐘周期。 4指令周期 完成一條指令所需要的時(shí)間稱(chēng)為指令周期。Mcs5l的指令周期合14個(gè)機(jī)器周期不等，其中多數(shù)為單周期指令，還有2周期和4周期指令。4周期指令只有乘、除兩條指令。不論是內(nèi)部時(shí)鐘還是外部時(shí)鐘，均需經(jīng)過(guò)內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器(個(gè)二分頻觸發(fā)器)而成為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)，它向單片機(jī)提供了一個(gè)二節(jié)拍時(shí)鐘信導(dǎo)，在每個(gè)時(shí)鐘的前半周期，節(jié)拍I信號(hào)P1有效后半周期，節(jié)拍2

5、信號(hào)P2有效，如圖212所示。 如前所述，MCs51指令的每個(gè)機(jī)器周期包含六個(gè)時(shí)鐘周期(用s表示)，每個(gè)時(shí)鐘周期由節(jié)拍信號(hào)F1和節(jié)拍信號(hào)P2組成。每個(gè)節(jié)拍持續(xù)一個(gè)振蕩周期。因此，一個(gè)機(jī)器周期包含S1P1一S6P 2共6個(gè)狀態(tài)的12個(gè)振蕩周期。 圖213列舉T幾種典型指令的取指和執(zhí)行時(shí)序。在每個(gè)機(jī)器周期里，地址鎖存允許信號(hào)ALK兩次有效。Atmel第一次出現(xiàn)在S1P2和S2P1期間，第二次出現(xiàn)在S4P2和S 5P1期間。 在操作碼被鎖存到指令寄存器時(shí)，單周期指令從s1P2開(kāi)始執(zhí)行，如果是雙字節(jié)指令，在同一機(jī)器周期的s4期間毖人第二字節(jié)；如果是單字節(jié)指令，則在s4仍有讀操作，但讀入的字節(jié)(下一個(gè)操作碼)是無(wú)效的，且程序計(jì)數(shù)器不加l。在任何情況下，當(dāng)s6P2結(jié)束時(shí)都會(huì)完成操作。因213(a)和(b)分別是單字節(jié)單周期和雙字節(jié)單周期指令的時(shí)序。圖213(c)為單字節(jié)雙周期指令的時(shí)序，在2個(gè)機(jī)器周期內(nèi)發(fā)生4次讀操作碼的操作，由于是單字節(jié)指令，后3次讀操作都是無(wú)效的。Atmel代理圖213(d)給出了訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器指令MOVX的時(shí)序，它是一條單字節(jié)雙周期指令，在第一個(gè)機(jī)器周期的S5開(kāi)始時(shí)，送出外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址，在s6P2開(kāi)始讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。讀寫(xiě)期間ALE端不輸出有