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文档简介

1第2章AT89S51单片机

硬件结构

2.6.1时钟电路设计

时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。时钟电路有两种方式:内部时钟方式、外部时钟方式。1．内部时钟方式AT89S51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，构成一个稳定的自激振荡器，图2-13是AT89S51内部时钟方式的电路。2图2-13

内部时钟方式电路3C1和C2的典型值通常选择为30pF。电容大小会影响振荡器频率高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。晶振频率范围通常是1.2～12MHz。晶体频率越高，单片机速度就越快。速度快对存储器的速度要求就高。晶体和电容应尽可能与单片机靠近，以减少寄生电容，保证振荡器稳定、可靠地工作。为提高温度稳定性，采用温度稳定性能好的电容。常选6MHz或12MHz的石英晶体。随着集成电路制造工艺技术的发展，单片机的时钟频率也在逐步提高，已达33MHz。452．外部时钟方式

用现成的外部振荡器产生脉冲信号，常用于多片AT89S51同时工作，以便于多片AT89S51单片机之间的同步，一般为低于12MHz的方波。

外部时钟源直接接到XTAL1端，XTAL2端悬空，见图2-14。

图2-14

AT89S51的外部时钟方式电路图2-15

时钟信号的两种引出方式63．时钟信号的输出当使用片内振荡器，XTAL1、XTAL2引脚还能为应用系统中的其他芯片提供时钟，但需增加驱动能力。其引出的方式有两种，如图2-15所示。2.6.2机器周期、指令周期与指令时序各种指令时序与时钟周期相关。1．时钟周期时钟控制信号的基本时间单位。若晶振频率为fosc，则时钟周期Tosc=1/fosc。如fosc=6MHz，Tosc=166.7ns。2．机器周期CPU完成一个基本操作所需时间为机器周期。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，如取指令、读或写数据等。每12个时钟周期为1个机器周期。71个机器周期包括12个时钟周期，分6个状态：S1～S6。每个状态又分两拍：P1和P2。因此，一个机器周期中的12个时钟周期表示为S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、…、S6P2，如图2-16所示。8图2-16AT89S51的机器周期3．指令周期执行一条指令所需的时间。简单的单字节指令，取出指令立即执行，只需一个机器周期的时间。复杂的指令，如转移、乘、除指令则需两个或多个机器周期。从指令执行时间

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