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设计中51单片机的时钟与复位

发布于:2024-07-18 编辑:匿名 来源:网络

单片机的时钟信号用于为单片机内部的各种微操作提供时间参考。

复位操作对微控制器的片内电路进行初始化,使微控制器从某个初始状态开始启动。

状态开始运行。

  时钟电路:单片机的时钟信号通常有两种电路形式获得:内部振荡方式和外部振荡方式。

在XTAL1和XTAL2引脚上连接外部晶振(简称晶振)或陶瓷谐振器,形成内部振荡模式。

由于单片机内部有高增益反相放大器,当外接晶振时,形成自激振荡器,产生振荡时钟脉冲。

内部振荡模式的外围电路如下图所示。

图中电容Col和C02起到稳定振荡频率和快速起振的作用,其电容值一般为5-30pF。

晶振频率典型值为12MH2,常用6MHz。

采用内部振荡方式获得的时钟信号比较稳定,在实际电路中经常采用。

外部振荡方式是将外部已有的时钟信号引入单片机。

该方法适用于微控制器的时钟与外部信号的同步。

外部振荡模式的外围电路如下图所示。

  从上图可以看出,外部振荡信号由XTAL2引入,XTAL1接地。

为了提高输入电路的驱动能力,外部信号通常经过带上拉电阻的TTL反相门后连接到XTAL2。

  基本计时单位:  单片机以晶振的振荡周期(或从外部引入的时钟周期)作为最小计时单位,芯片上的各种微操作均以这个周期作为计时基准。

振荡频率除以二形成状态周期或s周期。

因此,一个状态周期包含两个振荡周期。

振荡频率foscl2除以频率形成机器周期MC。

因此,1个机器周期包含6个状态周期或12个振荡周期。

一到四个机器周期决定一条指令的执行时间。

这个时间就是指令周期。

在单片机指令系统中,每条指令的执行时间在1到4个机器周期之间。

四种计时单位中,振荡周期和机器周期是单片机中计算其他时间值(如波特率、定时器计时时间等)的基本计时单位。

以下是单片机外接晶振频率为12MHZ时各个计时单元的大小: 振荡周期=1/fosc=1/12MHZ=0.us  复位电路:  复位引脚时MCS-5l系列单片机的RST(全称RESET) 当高电平出现超过2个机器周期时,单片机执行复位操作。

如果 RST 保持高电平,则微控制器处于循环复位状态。

根据应用的要求,复位操作通常有两种基本形式:上电复位和上电或开关复位。

上电复位需要上电后自动复位操作。

常用的上电复位电路如下图A左侧所示。

图中电容C1和电阻R1组成5V电源的差分电路。

上电后,保持RST为高电平一段时间。

由于单片机内有等效电阻,图中无需电阻R1即可实现上电复位操作功能,如下(A)右图所示。

  上电或开关复位要求单片机在上电后自动复位,并且在单片机工作过程中,也可以通过开关操作对单片机进行复位。

常用的上电或开关复位电路如上图(B)所示。

上电后,由于电容C3的充电和反相门的动作,RST在一段时间内保持高电平。

当单片机已经运行时,按下复位键K然后松开也可以使RST保持高电平一段时间,从而实现上电或开关复位操作。

设计中51单片机的时钟与复位

根据实际操作经验,下面给出这两个复位电路的电容和电阻的参考值。

上图(A)中:Cl=10-30uF,R1=1kO 上图1.27(B)中:C:=1uF,Rl=lkO,R2=10kO  单片机复位后的状态:  单片机的复位操作使单片机进入初始化状态,其中包括使程序计数器PC=H,表示程序从H地址单元开始执行。

微控制器冷启动后,片内RAM有一个随机值。

运行期间的复位操作不会改变片内RAM区域的内容。

复位后21个特殊功能寄存器的状态是确定值,见下表。

值得指出的是,记住复位后一些特殊功能寄存器的主要状态对于了解单片机的初始状态、减少应用程序的初始化部分是非常有必要的。

注:表中符号*为随机状态; A=00H,表示累加器已清零;   特殊功能寄存器初始状态 特殊功能寄存器初始状态 A00HTMOD00HB00HTCON00HPSW00HTHHSP07HTLHDPL00HTHHDPH00HTLHP0~P3FFHSBUF 不定 IP***0BSCON00HIE0**0BPCON0*** ****B  PSW=00H,表示选择寄存器组 0 作为工作寄存器注册组; SP=07H,表示堆栈指针指向片内RAM 07H字节单元。

根据出栈操作先加后压的规则,首先压入的内容写入08H单元; Po-P3=FFH,表示各端口线已写入1。

此时每个端口既可用于输入又可用于输出; IP=×××0B,表示各个中断源为低优先级; IE=0××0B,表示关闭各个中断;   系统复位是任何微机系统执行的第一步,将整个控制芯片恢复到默认的硬件状态。

51单片机的复位是由RESET引脚控制的。

该引脚接高电平超过24个振荡周期后,51单片机进入芯片内部复位状态,并在此状态下等待,直到RESET引脚转为低电平后,检查EA引脚是高电平还是低电平等级。

如果为高电平,则执行芯片内部的程序代码。

如果为低电平,则执行外部程序。

当  51微控制器重置系统时,它会将一些重要的内部寄存器设置为特定值。

(详细内容将在特殊寄存器的介绍中进行说明。

)至于内部RAM中的数据则保持不变。

设计中51单片机的时钟与复位

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