第2章 单片机.

1、第第 2 2 章章89C5189C51单片机的单片机的硬件结构硬件结构2.1 89C51 2.1 89C51 单片机的片内结构单片机的片内结构CPUCPU运算部件运算部件控制部件控制部件B BRAMRAMP0P0口口P2P2口口ROMROM(EPROM)(EPROM)串行口串行口 C / TC / T中断中断系统系统SFRSFRP1P1口口8 8P3P3口口8 88 88 8XTALXTAL1 1XTALXTAL2 2PSEN ALEPSEN ALE EA RESET EA RESETV cV cc cV sV ss su按功能可分成按功能可分成8个部件，通过片内单一总线连接起来个部件，通过片

2、内单一总线连接起来1.1.微处理器微处理器2.2.数据存储器数据存储器3.3.程序存储器程序存储器4.I/O4.I/O口口5.5.串行口串行口6.6.定时定时/ /计数器计数器7.7.中断系统中断系统8.8.特殊功能特殊功能寄存器寄存器u控制方式：控制方式：SFR对各功能部件集中控制对各功能部件集中控制各功能部件：各功能部件： 1.CPU1.CPU（微处理器）（微处理器）2.2.数据存储器（数据存储器（RAMRAM） 片内为片内为128128个字节（个字节（5252子系列的为子系列的为256256个字节）个字节）3.3.程序存储器（程序存储器（ROM/EPROMROM/EPROM） 8031:

3、8031:无此部件；无此部件； 8051:8051:4K4K字节字节ROMROM； 8751:8751:4K4K字节字节EPROM EPROM ； 89C51/89C52/89C55:89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K 4K/8K/20K 字节闪存。字节闪存。4. P14. P1口、口、P2P2口、口、P3P3口、口、P0P0口：口：为为4 4个并行个并行8 8位位I/OI/O口。口。 5. 5. 串行口串行口 1 1个全双工的异步串行口个全双工的异步串行口6. 6. 定时器定时器/ /计数器计数器7. 7. 中断系统中断系统 8. 8. 特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（S

4、FRSFR） 共有共有2121个，是一个具有特殊功能的个，是一个具有特殊功能的RAMRAM区。区。 MCS-51单片机结构框图单片机结构框图通道驱动器通道驱动器RAM地址锁存器RAM通道0锁存器通道2锁存器ROM/EPROMB寄存器程序地址寄存器缓冲器PC递增器程序计数器DPTR指针VCCGNDP1.0P1.7堆栈指针SPACCTMP2PSW通道3锁存器通道1锁存通道1驱动通道3驱动器TMP1SCO TMODPCONTCONTL0TH1TH0TL1IESBUF(TX/RX)IP中断串行口和定时器逻辑振荡器P3.0P3.7RSTEAALEPSENXTAL2XTAL1ALU(+5V)指令寄存定时控

5、制指令译码P0.0P0.7P2.0P2.72.2 89C51单片机的引脚单片机的引脚 40只引脚只引脚双列直插封装双列直插封装（DIP）4444只引脚方形封装方式（只引脚方形封装方式（4 4只无用）只无用）引脚逻辑图引脚逻辑图 80518051单片机为单片机为4040条引脚双列直插式封装条引脚双列直插式封装 引脚可分为三个部分引脚可分为三个部分X1 X2 EA PSEN ALE RST VCC GND 8051 P0 P1 P2 P3 P00P07 P10P17 P20P27 P30P37 控控制制引引脚脚并行并行I/O口引脚口引脚电源及时钟引脚电源及时钟引脚 （1 1）电源及时钟引脚）电源及

6、时钟引脚: : VccVcc、VssVss；XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL2。 （2 2）控制引脚：）控制引脚： PSENPSEN* *、EAEA* * 、ALEALE、RESET RESET （3 3）I/OI/O口引脚：口引脚：P0P0、P1P1、P2P2、P3P3，4 4个个8 8位位I/OI/O口口2.2.1 2.2.1 电源及时钟引脚电源及时钟引脚 1 1电源引脚电源引脚 （1 1）VccVcc（4040脚）脚）：+5V+5V电源；电源； （2 2）VssVss（2020脚）脚）：接地。：接地。 2 2时钟引脚时钟引脚 （1 1）XTAL1XTAL1（1919脚）脚）：采用

7、外接晶体振荡器时，此引：采用外接晶体振荡器时，此引脚应接地。脚应接地。（2 2）XTAL2XTAL2（1818脚）脚）：接外部晶体的另一端。：接外部晶体的另一端。2.2.2 2.2.2 控制引脚控制引脚 (1) RST/VPD(9(1) RST/VPD(9脚脚) )：复位与备用电源：复位与备用电源(2) ALE/PROG(2) ALE/PROG* *（3030脚）：脚）： 第一功能第一功能ALEALE ：地址锁存允许：地址锁存允许 第二功能第二功能PROGPROG* *：编程脉冲输入端。编程脉冲输入端。(3) PSEN(3) PSEN* * （2929脚）：脚）：读外部程序存储器的选通信号。读

8、外部程序存储器的选通信号。可以驱动可以驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。(4) EA(4) EA* */VPP (31/VPP (31脚脚) )： EAEA* *为内外程序存储器选择控制为内外程序存储器选择控制 EAEA* *=1=1，访问片内程序存储器，访问片内程序存储器， EAEA* *=0=0，单片机则只访问外部程序存储器。单片机则只访问外部程序存储器。 第二功能第二功能V VPPPP，用于，用于施加编程电压施加编程电压。2.2.3 I/O2.2.3 I/O口引脚口引脚(1) (1) P0P0口口：双向双向8 8位三态位三态I/OI/O口，地址总线（低口，地址总线（低8

9、8位）及位）及数据总线分时复用口，可驱动数据总线分时复用口，可驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。(2) (2) P1P1口口：8 8位位准双向准双向I/OI/O口，可驱动口，可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。(3) (3) P2P2口口：8 8位位准双向准双向I/OI/O口，与地址总线（高口，与地址总线（高8 8位）复位）复用，可驱动用，可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。(4) (4) P3P3口口：8 8位位准双向准双向I/OI/O口，双功能复用口，可驱动口，双功能复用口，可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。注意注意: :准

10、双向口与双向三态口的差别准双向口与双向三态口的差别。当当3 3个准双向个准双向I/OI/O口作输入口使用时，要向该口先写口作输入口使用时，要向该口先写“1 1”，另外准双向，另外准双向I/OI/O口无高阻的口无高阻的“浮空浮空”状态。状态。引脚引脚转义引转义引脚脚功能说明功能说明P3.0RXD串行数据接收端串行数据接收端P3.1TXD串行数据发送端串行数据发送端P3.2INT0外部中断外部中断0请求请求P3.3INT1外部中断外部中断1请求请求P3.4T0计数器计数器0外部输入外部输入P3.5T1计数器计数器1外部输入外部输入P3.6WR外部数据存储器外部数据存储器写写P3.7RD外部数据存储

11、器外部数据存储器读读多路开关多路开关1)功能功能：用于控制选通I/O方式还是地址/数据输出方式2)方式控制方式控制：由内部控制信号产生输入锁存器输入锁存器两个输入缓冲器两个输入缓冲器(BUF1和BUF2)推拉式推拉式I/O驱动器驱动器并行并行I/OI/O端口端口共有共有4 4个个8 8位双向位双向I/OI/O口，共口，共3232口线。口线。每位均有自己的锁存器每位均有自己的锁存器(SFR)(SFR)，输出，输出驱动器和输入缓冲器。驱动器和输入缓冲器。1. P01. P0口位图内部结构口位图内部结构BUF2BUF15 5、P0R2P0R2为为读引脚读引脚信号，执行信号，执行“MOV A,P0MO

12、V A,P0”时该信号有效时该信号有效6 6、读引脚（端口）时，输出、读引脚（端口）时，输出锁存器应为锁存器应为“1 1”说明：说明：1 1、当控制信号为、当控制信号为0 0时，时，P0P0口做双口做双向向I/OI/O口，为漏极开路（三态）口，为漏极开路（三态）2 2、控制信号为、控制信号为1 1时，时，P0P0口为地址口为地址/ /数据复用总线（用于口扩展）数据复用总线（用于口扩展）3 3、P0WP0W为端口输出写信号，用于为端口输出写信号，用于锁存输出状态锁存输出状态4 4、P0R1P0R1为为读锁存器读锁存器信号，执行信号，执行“ANL P0,#0FHANL P0,#0FH”时该信号有效

13、时该信号有效Q QQ QD DC CVccVcc控制控制AD0AD0P0R1P0R1 P0R2P0R2D0D0P0WP0W图图1 1、P0P0口内部结构口内部结构读锁存器读锁存器读引脚读引脚锁存器锁存器内部总线内部总线写锁存器写锁存器地址地址/ /数据数据P00P00多路开关多路开关102. P12. P1口内部结构口内部结构Vcc P10 Q Q D C P1R1 P1R2 D0 P1W R* 图2、P1口内部结构 P1P1口内部结构如图口内部结构如图2 2所示所示 输出部分有内部上拉电阻输出部分有内部上拉电阻R R* *约为约为20K20K。 其他部分与其他部分与P0P0端口使用相类似（读

14、引脚时先写入端口使用相类似（读引脚时先写入1 1）。）。写数据读端口 P10 Vcc P11 8051 K1 D1 R1 图2.1、P1口应用 3 P23 P2口内部结构口内部结构2 2、当控制信号为、当控制信号为1 1时时FP2P2口输出地址信息，口输出地址信息，F此时单片机完成外部的此时单片机完成外部的取指操作或对外部数据取指操作或对外部数据存储器存储器1616位地址的读写位地址的读写操作。操作。3 3、当、当P2P2口作为普通口作为普通I/OI/O口口使用时使用时F用法和用法和P1P1口类似。口类似。说明：说明：1 1、P2P2可以作为通用的可以作为通用的I/OI/O，也可以作，也可以作

15、为为高高8 8位地址位地址输出。输出。Q Q D C Vcc 控制 地址 P2R1 P2R2 D0 P2W P20 图3、P2口内部结构 R* 4 P34 P3口内部结构口内部结构说明：说明：1、做普通端口使用时，第二、做普通端口使用时，第二功能应为功能应为“1”。Q Q D C Vcc 变异输出 P3R1 P3R2 D0 P3W P30 图3、P3口内部结构 R* 变异输入 2、使用第二功能时，输出端、使用第二功能时，输出端口锁存器应为口锁存器应为“1”。3、变异功能（）、变异功能（） P3.0 TXD P3.4 T0 P3.1 RXD P3.5 T1 P3.2 INT0 P3.6 WR P

16、3.3 INT1 P3.7 RD1输出输出I/O口口1读I/O口1 15 P05 P0P3P3端口功能总结端口功能总结使用中应注意的问题：使用中应注意的问题： P0P0P3P3口都是并行口都是并行I/OI/O口，但口，但P0P0口和口和P2P2口口还可用来构建数还可用来构建数据总线和地址总线，所以据总线和地址总线，所以电路中有一个电路中有一个MUXMUX，进行转换。，进行转换。 而而P1P1口和口和P3P3口口无构建系统的数据总线和地址总线的功能，无构建系统的数据总线和地址总线的功能，因此，因此，无需转接开关无需转接开关MUXMUX。 只有只有P0P0口口是一个真正的是一个真正的双向口双向口，

17、P1P1P3P3口口都是都是准双向口准双向口。 原因原因: :P0P0口作数据总线使用时，为保证数据正确传送，需解口作数据总线使用时，为保证数据正确传送，需解决芯片内外的隔离问题，决芯片内外的隔离问题，即只有在数据传送时芯片内外才即只有在数据传送时芯片内外才接通；否则应处于隔离状态。为此，接通；否则应处于隔离状态。为此，P0P0口的输出缓冲器应口的输出缓冲器应为三态门。为三态门。 P3P3口具有第二功能。因此在口具有第二功能。因此在P3P3口电路增加了第二功能控制口电路增加了第二功能控制逻辑。这是逻辑。这是P3P3口与其它各口的不同之处口与其它各口的不同之处。2.3 2.3 89C51单片机的

18、单片机的CPU 由由运算器运算器和和控制器控制器所构成所构成2.3.1 2.3.1 运算器运算器 对操作数进行对操作数进行算术、逻辑运算和位操作算术、逻辑运算和位操作。1 1算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元ALUALU2 2累加器累加器A A 使用最频繁的寄存器，使用最频繁的寄存器，可写为可写为AccAcc。 A A的作用：的作用：（1 1）是）是ALUALU单元的输入之一，又是运算结果存放单元。单元的输入之一，又是运算结果存放单元。（2 2）数据传送大多都通过累加器）数据传送大多都通过累加器A A。（3 3）A A的进位的进位标志标志CyCy同时又是同时又是位处理机的位累加器。位处理机的位累

19、加器。3 3程序状态字寄存器程序状态字寄存器PSWPSW （1 1）CyCy（PSW.7PSW.7）进位标志位进位标志位（2 2）Ac(PSW.6)Ac(PSW.6)辅助进位标志位辅助进位标志位（3 3）F0F0（PSW.5PSW.5）标志位标志位 由用户使用的一个状态标志位。由用户使用的一个状态标志位。（4 4）RS1RS1、RS0RS0（PSW.4PSW.4、PSW.3PSW.3）：4 4组工作寄存器组工作寄存器区选择控制位区选择控制位1 1和位和位0 0。（5 5）OVOV（PSW.2PSW.2）溢出标志位）溢出标志位 指示运算是否产生溢出。各种算术运算指示运算是否产生溢出。各种算术运算

20、指令对该位的影响情况较复杂，将在第指令对该位的影响情况较复杂，将在第3 3章章介绍。介绍。 （6 6）PSW.1PSW.1位位: : 保留位，未用保留位，未用 （7 7）P(PSW.0)P(PSW.0)奇偶标志位奇偶标志位 P=1P=1，A A中中“1 1”的个数为奇数的个数为奇数P=0P=0，A A中中“1 1”的个数为偶数的个数为偶数2.3.2 2.3.2 控制器控制器 1 1程序计数器程序计数器PCPC（Program CounterProgram Counter） 存放下一条要执行的指令在程序存储器中的地址。存放下一条要执行的指令在程序存储器中的地址。 基本工作方式：基本工作方式： （

21、1 1）程序计数器）程序计数器自动加自动加1 1 （2 2）执行）执行有条件或无条件转移有条件或无条件转移指令时，程序计数器指令时，程序计数器将被置入新的数值，从而使程序的流向发生变化。将被置入新的数值，从而使程序的流向发生变化。 （3 3）执行）执行子程序调用或中断调用子程序调用或中断调用时完成下列操作：时完成下列操作： PCPC的当前值保护的当前值保护 将子程序入口地址或中断向量的地址送入将子程序入口地址或中断向量的地址送入PCPC。 2 2指令寄存器指令寄存器IRIR、指令译码器及控制逻辑电路、指令译码器及控制逻辑电路2.4 89C512.4 89C51单片机存储器的结构单片机存储器的结

22、构哈佛（哈佛（Har-vardHar-vard）结构）结构 存储器空间可划分为存储器空间可划分为5 5类：类：1.1.程序存储器空间程序存储器空间 80318031无内部程序存储器。无内部程序存储器。 2.2.内部数据存储器空间内部数据存储器空间 3.3.特殊功能寄存器特殊功能寄存器 4.4.位地址空间位地址空间 211211个可寻址位。个可寻址位。 5.5.外部数据寄存器空间外部数据寄存器空间 片外可扩展片外可扩展64K64K字节字节RAMRAM。 80C51存储器可以分成两大类： RAM，CPU在运行时能随时进行数据的写入和读出，但在关闭电源时，其所存储的信息将丢失。用来存放暂时性的输入输

23、出数据、运算的中间结果或用作堆栈。 ROM，写入信息后不易改写的存储器。断电后，其中的信息保留不变。用来存放固定的程序或数据，如系统监控程序、常数表格等。 内部数据存储器内部数据存储器（a）外部数据存储器外部数据存储器（b）MCS-51单片机存储器空间分配单片机存储器空间分配特特殊殊功功能能寄寄存存器器00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH80H88H90H98HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0H特殊功能寄存器中位寻址特殊功能寄存器中位寻址外部外部ROM内部内部ROM(EA=1)外部外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFFH0FFFH1000HF F F FH外外

24、部部RAM(I/O口口地址地址)0000HF F F FH程序存储器程序存储器（c）工作寄工作寄存器区存器区位寻址区位寻址区通用通用RAM区区返回2.4.1 2.4.1 程序存储器程序存储器片片内内与片与片外外程序存储器的选择程序存储器的选择 EA引脚接高电平-片内存放应用程序和表格之类的固定常数。存放应用程序和表格之类的固定常数。 EA引脚接地-片外 程序存储器低端的几个特殊单元程序存储器低端的几个特殊单元 程序存储器中的指令代码及其观察程序存储器中的指令代码及其观察 2.4.2 2.4.2 内部数据存储器内部数据存储器 共128128个字节，个字节，字节地址为字节地址为00H00H7FH7

25、FH。 00H00H1FH1FH：3232个单个单元，是元，是4 4组通用工作组通用工作寄存器区寄存器区 20H20H2FH2FH：1616个单个单元，可进行元，可进行128128位的位的位寻址位寻址 30H30H7FH7FH：用户用户RAMRAM区，只能进行字节寻区，只能进行字节寻址，用作数据缓冲区址，用作数据缓冲区以及堆栈区。以及堆栈区。00H1FH20H2FH30H7FHFFH80H88H90H98HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0H内部数据内部数据存储器存储器特特殊殊功功能能寄寄存存器器位寻位寻址区址区通用通用RAM区区工作工作寄存器寄存器寄存器及其存储器映射图片内片内RAMR

26、AM详图详图 工作寄存器区工作寄存器区RS1 RS0选择工作寄存器组选择工作寄存器组1 13组（组（18H1FH）1 02组（组（10H17H）0 11组（组（08H0FH）0 00组（组（00H07H）Cy Ac F0 RS1RS0 OV PR3R2R1R0R7R6R5R43组组1组组0组组000102030405060718191A1B1C1D1E08090A0B0C0D0E0F1FR3R2R1R0R7R6R5R4R3R2R1R0R7R6R5R4R3R2R1R0R7R6R5R4R3R2R1R0R7R6R5R4MOV R0 , #0位寻址区位寻址区 字节地址位地址D7D6D5D4D3D2D1

27、D020H07H06H05H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2

28、BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H通用通用RAM区区30313233347B7C7D7E7F.通用通用RAMRAM区区 30H7FH，共80字节 数据缓冲 堆栈 SP指示栈顶 复位时SP=07H 系统初始化通常重新设置RAMRAM内容查看内容查看 2.4.3 2.4.3 特殊功能寄特殊功能寄存器（存器（SFRSFR） CPUCPU对各种功对各种功能部件的控制采能部

29、件的控制采用特殊功能寄存用特殊功能寄存器集中控制方式，器集中控制方式，共共2121个个。 有的有的SFRSFR可进可进行行位寻址位寻址，其，其字字节地址的末位是节地址的末位是0H0H或或8H8H。表表2-2 SFR的名称及其分布的名称及其分布SFRSFR中的某些寄存器中的某些寄存器 1 1堆栈指针堆栈指针SPSP 指示出堆栈顶部在内部指示出堆栈顶部在内部RAMRAM块中的位置块中的位置 复位后复位后 ，SPSP中的内容为中的内容为07H07H。（1 1）保护断点）保护断点（2 2）现场保护）现场保护堆栈堆栈向上生长向上生长 2. 2. 数据指针数据指针DPTRDPTR 16 16位特殊功能寄存

30、器，位特殊功能寄存器，高位字节寄存器用高位字节寄存器用DPHDPH表表示，低位字节寄存器用示，低位字节寄存器用DPLDPL表示。表示。 3. I/O3. I/O端口端口P0P0P3P3 P0P0P3P3分别为分别为I/OI/O端口端口P0P0P3P3的锁存器。的锁存器。 4.4.寄存器寄存器B B 为执行乘法和除法操作设置的。为执行乘法和除法操作设置的。 在不执行乘、除的情况下，可当作一个普通寄存器在不执行乘、除的情况下，可当作一个普通寄存器来使用。来使用。5.5.串行数据缓冲器串行数据缓冲器SBUFSBUF 存放欲发送或已接收的数据，一个字节地址，物理存放欲发送或已接收的数据，一个字节地址，

31、物理上是由两个独立的寄存器组成，一个是发送缓冲器，上是由两个独立的寄存器组成，一个是发送缓冲器，另一个是接收缓冲器。另一个是接收缓冲器。6.6.定时器定时器/ /计数器计数器 两个两个1616位位定时器定时器/ /计数器计数器T1T1和和T0T0，各由两个独立，各由两个独立的的8 8位寄存器组成：位寄存器组成： TH1TH1、TL1TL1、TH0TH0、TL0TL0，只能字，只能字节寻址，但不能把节寻址，但不能把T1T1或或T0T0当作一个当作一个1616位寄存器来寻位寄存器来寻址访问。址访问。2.4.4 2.4.4 位地址空间位地址空间 211211个（个（128128个个+83+83个）寻

32、址位个）寻址位。位地址范。位地址范围为：围为：00H00HFFHFFH。 内部内部RAMRAM的可寻址位的可寻址位128128个个( (字节地址字节地址20H20H2FH)2FH)见见表表2-32-3（P24P24）。 特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFRSFR为为8383个个可寻址位，见可寻址位，见表表2-42-4（P24P24）。表表2-3 内部的可寻址位及位地址内部的可寻址位及位地址表表2-4 SFR中的位地址分布中的位地址分布 2.4.5 2.4.5 外部数据存储器外部数据存储器 最多可最多可外扩外扩64K64K字节字节的的RAMRAM或或I/OI/O。几点注意：几点注意：(1) (1)

33、 地址的重叠性地址的重叠性 程序存储器与数据存储器全部程序存储器与数据存储器全部64K64K字节地址空间重叠字节地址空间重叠(2)(2) 程序存储器与数据存储器在使用上是严格区分的程序存储器与数据存储器在使用上是严格区分的(3) (3) 位地址空间共有两个区域位地址空间共有两个区域 (4) (4) 片外与片内数据存储器由指令来区分片外与片内数据存储器由指令来区分(5) (5) 片外数据存储区中，片外数据存储区中，RAMRAM与与I/OI/O端口统一编址。端口统一编址。所有外围所有外围I/OI/O端口的地址均占用端口的地址均占用RAMRAM地址单元，使用与访问地址单元，使用与访问外部数据存储器相

34、同的传送指令。外部数据存储器相同的传送指令。内部数据存储器内部数据存储器（a）外部数据存储器外部数据存储器（b）MCS-51单片机存储器空间分配单片机存储器空间分配特特殊殊功功能能寄寄存存器器00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH80H88H90H98HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0H特殊功能寄存器中位寻址特殊功能寄存器中位寻址外部外部ROM内部内部ROM(EA=1)外部外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFFH0FFFH1000HF F F FH外外 部部RAM(I/O口口地址地址)0000HF F F FH程序存储器程序存储器（c）工作寄工作寄存器区存器区位寻

35、址区位寻址区通用通用RAM区区返回2.5 2.5 时钟电路与时序时钟电路与时序 时钟电路用于产生单片机工作所必需的时时钟电路用于产生单片机工作所必需的时钟控制信号。钟控制信号。2.5.1 2.5.1 时钟电路时钟电路 时钟频率直接影响单片机的时钟频率直接影响单片机的速度速度，电路的，电路的质量直接影响系统的质量直接影响系统的稳定性稳定性。常用的时钟电路。常用的时钟电路有两种方式：有两种方式：内部时钟内部时钟方式和方式和外部时钟外部时钟方式。方式。一、内部时钟方式一、内部时钟方式 内部有一个用于构成振荡器的内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器高增益反相放大器，其，其输入端：输入端：XTAL

36、1XTAL1，输出端：输出端：XTAL2XTAL2。 C1和和C2典型值通常典型值通常选择为选择为30pF左右。左右。 晶体的振荡频率晶体的振荡频率在在1.2MHz12MHz之间。之间。 某些高速单片机芯片某些高速单片机芯片的时钟频率已达的时钟频率已达40MHz。二、外部时钟方式二、外部时钟方式 常用于多片常用于多片MCS-51MCS-51单片机同时工作。单片机同时工作。 2.5.2 2.5.2 机器周期、指令周期与指令时序机器周期、指令周期与指令时序一、时钟周期一、时钟周期单片机的单片机的基本时间单位基本时间单位。若时钟的晶体的振荡频率为若时钟的晶体的振荡频率为foscfosc，则时钟周期则

37、时钟周期ToscTosc=1/fosc=1/fosc。如。如foscfosc=6MHz=6MHz，ToscTosc=166.7ns=166.7ns。二、机器周期二、机器周期CPUCPU完成一个基本操作所需要的时间完成一个基本操作所需要的时间。执行一条指令分为几个机器周期。每个机器周期执行一条指令分为几个机器周期。每个机器周期完成一个基本操作。完成一个基本操作。MCS-51MCS-51单片机单片机每每1212个时钟周期个时钟周期为一个机器周期，为一个机器周期，时钟信号三、指令周期三、指令周期执行一条指令时，可分为执行一条指令时，可分为取指令阶段取指令阶段和和指令执行阶段指令执行阶段 。 取指令阶

38、段取指令阶段，PCPC中地址送到程序存储器，并从中取出需要执行中地址送到程序存储器，并从中取出需要执行指令的操作码和操作数。指令的操作码和操作数。 指令执行阶段指令执行阶段，对指令操作码进行译码，以产生一系列控制信，对指令操作码进行译码，以产生一系列控制信号完成指令的执行。号完成指令的执行。 ALEALE信号是为地址锁存而定义的信号是为地址锁存而定义的，以时钟脉冲，以时钟脉冲1/61/6的频率出现，的频率出现，在一个机器周期中，在一个机器周期中，ALEALE信号两次有效（注意，在执行访问外部数信号两次有效（注意，在执行访问外部数据存储器的指令据存储器的指令MOVXMOVX时，将会丢失一个时，将会丢失一个ALEALE脉冲）脉冲）8051X2X2X1X1VssVssTTLT