《单片机原理与应用河南省规》（郑二杰） 模块五 认识时钟电路和复位电路

单片机原理与应用指导老师：xxx01020304认识单片机认识数制和编码认识单片机的内部组成认识单片机的存储器目录contents05认识时钟电路和复位电路06认识指令格式和寻址方式07认识51系列单片机指令系统08091011认识三种程序结构认识中断系统认识定时/计数器认识LED数码管显示器目录contents12认识LCD液晶显示器13认识键盘接口技术14认识单片机数模转换技术05认识时钟电路和复位电路签到扫码下载文旌课堂APP扫码签到（202X.X.XXX:XX至202X.X.XXX:XX）签到方式教师通过“文旌课堂APP”生成签到二维码，并设置签到时间，学生通过“文旌课堂APP”扫描“签到二维码”进行签到。。模块导读时钟电路和复位电路是构成单片机系统不可缺少的部分。时钟电路为单片机提供时钟信号，复位电路用于将单片机内部各部分电路的状态恢复到初始状态。本模块将带领大家认识时钟电路和复位电路。模块导读知识目标掌握时钟电路的形成方式。掌握单片机的时序单位。掌握单片机的复位电路。能力目标能够熟练计算单片机四个周期的具体值。能够熟练掌握单片机复位的方法。素质目标加强实践练习，掌握一定的专业技能和职业素养。具备勇于创新、虚心好学的品质。养成自主学习、协作学习、探究学习的意识。模块实训——设计交通信号灯一、实训描述十字路口的交通信号灯如右图所示，它是我们日常生活中常见的单片机应用之一。请设计一个交通信号灯，并实现如下表所示的功能。二、实训步骤（详情参照教材）三、实训思考（详情参照教材）南北

主道信号绿灯亮黄灯亮红灯亮时间30s2s22s东西

从道信号红灯亮绿灯亮黄灯亮时间32s20s2s交通信号灯可实现的功能点击此处播放微课实训解说模块导航01时钟电路02复位电路Part01时钟电路时钟电路单片机是一个较为复杂的同步时序电路，为了保证内部各部件间的同步协调工作，单片机需要在唯一的时钟信号下严格地按时序进行工作，因此需要给单片机外加时钟电路。时序是控制各信号执行的时间顺序。时钟信号是时序的时间基准，时钟周期、状态周期、机器周期和指令周期是描述时序的单位。什么是时序？1.1时钟电路的形成外接时钟电路内部时钟电路12根据单片机产生时钟信号的方式不同1.1时钟电路的形成内部时钟电路是指利用单片机内部的高增益反相放大器，在引脚XTAL1和XTAL2之间外接晶体振荡器（简称晶振）和两个微调电容构成的电路，如图所示。1.1时钟电路的形成外部时钟电路外接时钟电路是指把外部已有的时钟信号引入单片机内的电路，如图所示。采用这种方式可以使单片机的时钟与外部信号保持同步。1.2时钟周期时钟周期又称为振荡周期，定义为时钟频率的倒数，是单片机中最基本、最小的时间单位。例如，时钟频率为12MHz的单片机，它的时钟周期就是1/12μs。在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。时钟频率控制着单片机的工作节奏，对同一种机型的单片机，时钟频率越高，单片机的工作速度就越快。但是，由于单片机硬件电路和元器件的限制，时钟频率是有一定的限制的。例如，8051单片机的时钟频率范围是1.2～12MHz。知识连接1.3状态周期在51系列单片机中：把1个时钟周期定义为1个节拍，用P表示；把2个节拍定义为1个状态周期，用S表示。1.4机器周期一条指令的执行可分为若干个操作，如取指令、读存储器、写存储器等。完成某一个操作的时间称为一个机器周期。通常情况下，一个机器周期由12个时钟周期组成。1.5指令周期执行一条指令所需要的时间称为指令周期。它一般由若干个机器周期组成。指令不同，所需要的机器周期数也不同。在51系列单片机的指令系统中，一些简单的单字节指令，指令取出到指令寄存器后，立即译码执行，因此只需要一个机器周期；一些比较复杂的指令，如转移指令、乘法指令等，则需要两个或两个以上的机器周期。指令1.5指令周期若MCS-51系列单片机外接晶振的频率为12MHz，则单片机四个周期的具体值分别为多少？【例5-1】【解】

时钟周期

1/12μs

=

0.0833μs

状态周期

1/6μs

0.167μs

机器周期

1μs

指令周期

1～4μsPart02复位电路复位电路复位是指单片机的初始化。复位是单片机中一种非常重要的操作，复位操作后程序从0000H开始执行。另外，当单片机运行中出现错误或死机时，也需要进行复位操作。复位2.1复位条件单片机复位需要在单片机的引脚RST/VPD上连续出现2个机器周期以上的高电平。例如，若单片机的时钟频率为12MHz，则机器周期为1μs，那么复位信号需要保证持续2μs以上的时间，单片机内部才执行复位操作。2.2复位电路的形式上电自动复位电路：如图所示，电源接通瞬间，RC电路充电，由于电容两端电压不能突变，所以RST/VPD端可以维持一段时间的高电平，只要时间大于两个机器周期，即可实现自动复位。2.2复位电路的形式上电自动复位电路：如图所示，在电容两端并联一个带有电阻和开关的支路。当开关断开时，按键复位电路与上电自动复位电路相同；当开关闭合时，电容通过并联的电阻迅速放电，然后，RC电路充电，能够保证RST/VPD端维持一段时间的高电平以实现复位。2.3复位后寄存器的状态单片机复位后会将一些特殊功能寄存器（SFR）的值重新设置，复位后SFR的状态如表5-3所示。SFR名称SFR符号复位状态SFR名称SFR符号复位状态程序计数器PC0000H定时/计数器

方式控制寄存器TMOD00H累加器AACC00H定时/计数器

控制寄存器TCON00H寄存器BB00H定时/计数器0

（低位字节）TL000H程序状态字PSW00H定时/计数器0

（高位字节）TH000H堆栈指针SP07H定时/计数器1

（低位字节）TL100H表5-3复位后SFR的状态2.3复位后寄存器的状态表5-3复位后SFR的状态（续）SFR名称SFR符号复位状态SFR名称SFR符号复位状态地址指针DPTR（包括DPH和DPL）0000H定时/计数器1

（高位字节）TH100HP0～P3端口P0～P3FFH串行控制寄存器SCON00H中断优先级

控制寄存器IPXXX00000B串行数据缓冲器SBUFX