《模拟电子元器件应用技术》-任务3

三、相关知识1．单片机最小系统2．AT89C51单片机的时钟电路（1）电路结构（2）电路连接（3）CPU时序3．AT89C51单片机的复位电路（1）复位的作用（2）单片机的复位状态（3）典型复位电路任务3认识AT89C51单片机的最小系统（一）单片机最小系统的定义单片机的最小系统是保证其工作的最基本构成。最小系统构成：单片机芯片电源时钟电路复位电路构成任务3认识AT89C51单片机的最小系统（二）AT89C51单片机的时钟电路1．电路结构（1）内部结构：高增益（放大倍数）的反相放大器。（2）外部引脚：晶振电路反相输入端XTAL1为，晶振电路反相输出端XTAL2。2．电路应用任务3认识AT89C51单片机的最小系统（1）使用内部时钟：外接石英晶体和微调电容，振荡频率fosc一般为1.2~12MHZ。fosc=12MHZ时，机器周期为1μs；fosc=11.0592MHZ时，工作误差最小。微调电容的容量一般取30PF左右。使用内部时钟时，单片机的时钟信号是振荡脉冲的二分频脉冲信号。（二）AT89C51单片机的时钟电路1．电路结构（1）内部结构：高增益（放大倍数）的反相放大器。（2）外部引脚：晶振电路反相输入端XTAL1为，晶振电路反相输出端XTAL2。2．电路应用任务3认识AT89C51单片机的最小系统（2）使用外部时钟：当系统中需要多片单片机时，需使用外部时钟信号，以保证单片机间的同步。这时，外部时钟从XTAL2接入，XTAL1接地。（二）AT89C51单片机的时钟电路3．CPU时序（1）节拍：即振荡周期，当外接晶振时为1/fosc。（2）状态周期：单片机的时钟脉冲信号的周期，是振荡脉冲周期的二倍。即1个状态周期包含2个节拍。（3）机器周期：指令执行中一个基本操作所需的时间，如取指令、读存储器、写存储器等，一个机器周期由6个状态，即12个节拍组成。（4）指令周期：完成一条指令所需的时间，一般包含1~4个机器周期。任务3认识AT89C51单片机的最小系统（三）AT89C51单片机的复位电路1．复位的作用单片机的工作是从其成功复位开始的，复位的主要作用是使单片机初始化，使CPU、各功能部件及特殊功能寄存器处于初始状态。复位不改变RAM中低128B的内容。2．单片机的复位状态任务3认识AT89C51单片机的最小系统SFR名称初始值SFR名称初始值SFR名称初始值PC0000HP0~P3FFHTH000HACC00HIPXXX00000BTL100HB00HIE0XX00000BTH100HPSW00HTMOD00HSCON00HSP07HTCON00HSBUFXXXXXXXXBDPTR0000HTL000HPCON0XXX0000B（三）AT89C51单片机的复位电路3．复位电路（1）上电复位电路：单片机通电后的自动复位。原理：上电瞬间，电容电压不能突变，RST端的电位接近VCC，之后随电容充电RST端电位逐渐下降。AT89C51的复位信号要求保持2个机器周期以上的高电平，故电路中的充电时间常数需满足RC>2×12／fosc，一般取10ms以上。任务3认识AT89C51单片机的最小系统（三）AT89C51单片机的复位电路3．复位电路（2）手动复位电路：带复位开关或按钮的复位电路。原理：按钮常开时，为上电自动复位。按钮按下时，电容通过200Ω电阻迅速放电，使RST端出现高电平，按钮松开后，电容充电，RST端电平逐渐降低，获得2个机器周期以上的高电平。任务3认识AT89C51单片机的最小系统四、任务实施1．阐述AT89C51使用内部时钟信号和外部时钟信号的电路接法及适用场合。

任务3认识AT89C51单片机的最小系统（1）AT89C51的时钟可使用内部时钟信号，也可使用外部时钟信号。其中：在单个单片机构成的系统中，一般采用

时钟信号；在多个单片机构成的系统中，一般采用

时钟信号，目的是

。（2）AT89C51采用内部时钟信号时，需外接

和微调电容，微调电容的容量通常取

左右，单片机的内时钟信号为晶振脉冲的

分频。（3）AT89C51采用外部时钟信号时，外部时钟脉冲信号应从

端接入，

端接地。内部外部使各单片机同步晶振30PF二XTAL2XTAL1四、任务实施1．阐述AT89C51使用内部时钟信号和外部时钟信号的电路接法及适用场合。

任务3认识AT89C51单片机的最小系统（4）单片机的时序包括节拍、状态周期、机器周期和指令周期，其中：节拍是指

；状态周期是指

；机器周期是指

；指令周期是指

。（5）单片机的1个机器周期包含

个状态，

个节拍。（6）AT89C51外接石英晶体的振荡频率一般为

MHZ，当fosc=12MHZ时，单片机的机器周期为

；当fosc=

MHZ时，工作误差最小。单片机外接石英晶体的振荡周期单片机的时钟脉冲信号的周期指令执行中一个基本操作所需的时间完成一条指令所需的时间6121.2~121μs11.0592四、任务实施2．阐述AT89C51上电复位和手动复位电路的工作原理。

任务3认识AT89C51单片机的最小系统（1）AT89C51的工作是从其成功复位开始的，复位后各功能部件都为初始值，其中：程序计数器PC的初始值为

；累加器ACC的初始值为

；I/O端口P0~P3的初始值为

；程序状态字寄存器PSW的初始值为

；堆栈指针寄存器SP的初始值为

。0000H00HFFH00H07H四、任务实施2．阐述AT89C51上电复位和手动复位电路的工作原理。

任务3认识AT89C51单片机的最小系统（2）AT89C51的复位信号要求保持

个机器周期以上的

电平，故复位电路需满足RC

，一般取

以上。（3）AT89C51上电瞬间，因

，RST端为

，之后随

RST端电位逐渐

。（4）AT89C51的复位电路按钮按下时，电容通过200Ω电阻

，使RST端出现

电平，按钮松开后，电容

，RST端电平

，实现复位。