第三章时钟电路与复位电路知识讲解
复位电路工作原理
复位电路工作原理
复位电路是一种在电子设备中常见的电路，它的作用是在设备出现故障或异常
情况时，将设备恢复到正常工作状态。
复位电路的工作原理主要包括触发器、计数器、比较器等组成的电路，通过这些元件的相互作用，实现对设备状态的监测和控制，从而保证设备的稳定运行。
触发器是复位电路中的重要组成部分，它能够记录设备的状态并在特定条件下
改变输出。
在复位电路中，触发器通常用于记录设备的故障状态，并在需要时触发复位操作。
触发器的工作原理是利用输入信号的变化来触发输出状态的改变，从而实现对设备状态的监测和控制。
除了触发器，计数器也是复位电路中的关键元件。
计数器能够记录设备发生的
故障次数，并在达到预设值时触发复位操作。
通过计数器，可以实现对设备故障次数的统计和监测，从而及时发现设备的异常情况并采取相应的措施。
在复位电路中，比较器也扮演着重要的角色。
比较器能够对输入信号进行比较，并根据比较结果改变输出状态。
在复位电路中，比较器通常用于监测设备的工作状态，并在需要时触发复位操作。
通过比较器，可以实现对设备状态的实时监测和控制，从而确保设备的正常运行。
综上所述，复位电路的工作原理主要包括触发器、计数器、比较器等组成的电路，通过这些元件的相互作用，实现对设备状态的监测和控制，从而保证设备的稳定运行。
在实际应用中，复位电路能够有效地提高设备的可靠性和稳定性，是电子设备中不可或缺的重要部分。
51单片机 基础电路
51单片机基础电路51单片机是一种常用的嵌入式微控制器，具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等特点。
在实际应用中，51单片机的基础电路是必不可少的，它是连接单片机与外部元件的桥梁，为单片机提供电源和信号输入输出。
本文将介绍51单片机基础电路的组成和工作原理。
一、电源电路51单片机的正常工作需要稳定的电源供应。
其电源电路主要由电源滤波器、稳压电路和复位电路组成。
1. 电源滤波器：用于滤除电源中的噪声和干扰，保证电源的稳定性。
常用的电源滤波器包括电容滤波器和电感滤波器。
2. 稳压电路：用于将不稳定的电源电压转换为稳定的工作电压。
常用的稳压电路有线性稳压电路和开关稳压电路。
3. 复位电路：用于在开机或复位时将单片机的状态初始化为预设值，确保系统正常启动。
复位电路主要由电源复位电路和外部复位电路组成。
二、时钟电路51单片机需要时钟信号来同步其内部逻辑运算。
时钟电路主要由晶振和电容构成。
晶振是一种能够产生稳定振荡频率的元件，常用的晶振有4MHz、8MHz等。
晶振通过电容与单片机相连，形成一个振荡回路。
时钟电路还可以通过外部的时钟信号输入来实现，这需要将外部时钟信号与单片机的时钟输入引脚相连。
三、复位电路复位电路是为了保证单片机在上电或复位时能够正常启动，并将其状态初始化为预设值。
复位电路可以通过外部复位电路和电源复位电路两种方式实现。
外部复位电路是通过按下复位按钮或引脚触发器来实现的，它会将单片机的复位引脚拉低，从而使单片机复位。
电源复位电路是通过检测电源电压的变化来实现的，当电源电压低于一定阈值时，复位电路会自动将单片机复位。
四、IO口电路IO口电路是单片机与外部设备进行数据交互的接口。
它由输入电路和输出电路组成。
输入电路负责将外部设备的信号输入到单片机，并对输入信号进行适当的处理。
常见的输入电路有电阻分压电路和比较器电路。
输出电路负责将单片机的信号输出到外部设备，并对输出信号进行适当的处理。
常见的输出电路有三态缓冲器电路和驱动电路。
时钟电路工作原理
时钟电路工作原理时钟电路是电子设备中非常重要的一部分，它用于产生和维持设备的时序信号，控制各个部件的工作节奏，保证整个系统的正常运行。
时钟电路的工作原理涉及到许多电子学的知识，包括振荡器、计数器、分频器等。
本文将详细介绍时钟电路的工作原理及其在电子设备中的应用。
1. 时钟信号的作用。
时钟信号是指在电子设备中用来同步各个部件工作的信号，它可以看作是设备的“心跳”，控制着设备内部各个部件的工作节奏。
在数字电路中，时钟信号决定了数据的采样时刻，保证了数据的正确传输和处理。
在模拟电路中，时钟信号可以用来控制各个部件的工作状态，保证整个系统的稳定运行。
2. 振荡器的作用。
时钟信号的产生离不开振荡器，它是时钟电路中最基本的部件之一。
振荡器可以产生一定频率的周期性信号，这个信号就是时钟信号的基础。
常见的振荡器包括晶体振荡器、RC振荡器、LC振荡器等。
它们通过不同的原理产生周期性信号，为时钟电路提供稳定的时钟信号源。
3. 计数器的作用。
计数器是时钟电路中的另一个重要部件，它可以将输入的时钟信号进行计数，产生不同的输出信号。
在时钟电路中，计数器通常用来产生分频信号，将高频的时钟信号分频为设备内部各个部件所需的时钟信号。
通过计数器，可以实现对时钟信号的精确控制，满足不同部件的工作需求。
4. 分频器的作用。
分频器是时钟电路中的另一个重要部件，它可以将输入的时钟信号进行分频，产生不同频率的输出信号。
分频器通常与计数器结合使用，实现对时钟信号的精确控制。
在电子设备中，不同部件对时钟信号的频率要求不同，通过分频器可以满足这些不同的需求，保证整个系统的正常运行。
5. 时钟电路的应用。
时钟电路在电子设备中有着广泛的应用，几乎所有的数字电路和模拟电路都需要时钟信号来同步各个部件的工作。
在计算机、通信设备、消费电子产品等领域，时钟电路都扮演着至关重要的角色。
它不仅可以控制设备内部各个部件的工作节奏，还可以实现数据的同步传输和处理，保证设备的稳定运行。
第4节-时钟电路与复位电路
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2.4.1 时钟电路
(3)指令周期 执行一条指令所需的时间称指令周期。它是机
器周期的整倍数，最短的是一个机器周期称单周期 指令，还有2个和3个机器周期的，最长的是4个机 器周期。 ❖ 单片机执行每一条指令，都是按照严格的时序进行 的。下面画出几个典型的单机器周期和双周期指令 的时序图，如图2.9所示。
❖ 通常ALE在一个机器周期两次有效，第一次发生在 S1P2和S2P1期间，第二次在S4P2和S5P1期间。恰是 振荡频率的1/6。
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2.4.1 时钟电路
❖ 单周期指令的执行在S1P2开始，这时操作码被锁存 到指令寄存器内。
❖ 双字节指令在同一机器周期的S4读第二个操作码。 ❖ 单字节指令，在S4仍有读操作，但被读进去的字节
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2.4.2 复位方式与电路
1.复位操作
→复位是单片机的初始化操作。
→其功能主要是将程序计数器(PC)初始化为0000H，使
单片机从0000H单元开始执行程序，并将特殊功能寄
存器赋一些特定值。
→复位是使单片机退出低功耗工作方式而进入正常状
态一种操作。
→复位是上电的第一个操作，然后程序从0000H开始执
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2.4.1 时钟电路
当晶振频率为12MHz时,C1C2 一般选30pF左右。图2.5中PD是 电源控制寄存器PCON.1的掉电 方式位，正常工作方式PD=0。 当PD=1时单片机进入掉电工作 方式，是一种节能工作方式。
上述电路是靠MCS-51单片机 内部电路产生振荡的。也可以 由外部振荡器或时钟直接驱动 MCS-51。
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2.4.1 时钟电路
复位电路
主板复位电路维修思路什么叫复位？复位其实就是设备的初始化，也可以说是清零的过程。
所有的电子设备开机都有这个过程。
主板上的复位过程就是把主板上所有的存储器清零的过程。
有人会觉得，这个复位电路离我很远，管的着它吗？错矣！你和它如此接近，虽然你还不知道它。
先说一下它的工作原理：主板上的所有复位信号由芯片组产生，其中主要由南桥产生。
即主板上的所有需要复位的设备或模块（诸如PCI、AGP、I/O、ISA、北桥、CPU）都是由南桥去复位。
南桥要想去复位别的设备或模块，首先自身要先复位，南桥内部集成了复位系统，南桥的复位源是ATX电源的灰线（power good），灰线能使南桥复位的原因是它在电源开机瞬间有一个延迟过程（100-500MS），即灰线在其他电源线正常输出约100ms-500ms 后才开始输出。
此过程是相对于黄线和红线而言，灰线恒定为5V电平，在ATX电源开机瞬间此延迟过程表现为0-1变化的过程，此0-1变化的脉冲信号会直接或间接（通过门电路，如电路图所示）作用于南桥，使南桥复位，然后其内部复位系统的复位信号产生电路会把灰线的恒定5V电位进行转换，分解成不同的复位信号发出，加入后级的各所需处（即PCI、AGP、I/O、ISA、北桥、CPU的复位脚）。
当这些引脚受到复位信号后，该设备的寄存器开始清零，相当于一切从头开始。
开机后此0-1电平由RESET开关控制，RESET插针的一端为高电平，此高电位由红色5V提供，另一端直接或间接接地。
复位一般有两种形式，其一：自动复位，也即每次开机时你按下开机按钮后的半秒内，你的机器就按照上述过程完成了一次复位。
你能说和你没关系吗？其二：手动复位，你有过这样的经历吗：当你的机器死机时，你无奈的按下机箱上的重启按钮，叹着气摇着头再破口大骂？那你知道按下重启按钮完成的是一个怎样的过程？这就是手动复位。
你按下重启按钮，相当于将RESET插针短接，将3.3V那一段接地，形成触发低电平，经电阻、门电路后给南桥复位，然后由南桥发出复位信号给各模块，这就和自动复位过程一样了。
复位电路的工作原理
复位电路的工作原理
复位电路的工作原理是通过控制器发送复位信号来清除系统中的各种状态，使系统恢复到初始状态。
复位电路通常由复位信号源、复位输入电路和复位输出电路组成。
首先，当控制器检测到需要进行复位操作时，它会向复位信号源发送复位信号。
复位信号源可以是一个按键、一个计时器或者一个电平触发器。
一旦复位信号源接收到复位信号，它会立即将复位信号传输给复位输入电路。
复位输入电路接收到复位信号后，会将它转换成适合系统操作的电平信号。
通常情况下，复位输入电路将复位信号转换成低电平信号，以触发复位操作。
复位输出电路负责将复位信号传递给系统中的各个模块或部件。
它通常是一个门电路或一个晶体管，它根据复位信号的状态控制是否将电源或时钟信号传递到系统中的各个部件。
一旦复位信号被传递给系统中的模块或部件，它们会执行相应的复位操作，将自身状态恢复到初始状态。
这些操作可能涉及清除存储器内容、初始化寄存器和关闭所有的开关等。
总而言之，复位电路通过控制器生成的复位信号来清除系统中的各种状态，使系统回到初始状态。
这对于确保系统的可靠性和稳定性非常重要。
时钟电路工作原理
时钟电路工作原理时钟电路是现代电子设备中非常重要的一部分，它能够提供精确的时间基准和时序控制信号，广泛应用于计算机、通讯设备、工业控制系统等领域。
时钟电路的工作原理涉及到数字电子学、振荡器、计数器等多个方面的知识，下面我们将深入探讨时钟电路的工作原理。
时钟电路的基本组成包括振荡器和分频器。
振荡器是时钟电路的核心部件，它能够产生稳定的周期性信号。
常见的振荡器包括晶体振荡器、RC振荡器和LC振荡器等。
在时钟电路中，晶体振荡器是最常用的一种，它利用晶体的谐振特性产生稳定的频率信号。
振荡器输出的信号经过分频器分频后，可以得到不同频率的时钟信号，用于驱动不同的逻辑电路和计时器件。
时钟信号的频率和占空比对于电子系统的稳定性和性能至关重要。
频率决定了系统的工作速度，而占空比则影响了系统的稳定性和功耗。
在时钟电路设计中，需要根据具体的应用场景选择合适的时钟频率和占空比，以满足系统的要求。
除了频率和占空比外，时钟电路还需要考虑时钟信号的相位和延迟。
时钟信号的相位对于多时钟域系统的同步和数据传输至关重要，而时钟信号的延迟则会影响系统的响应速度和稳定性。
因此，在时钟电路设计中，需要充分考虑时钟信号的相位和延迟特性，确保系统能够正常工作。
时钟电路还需要考虑时钟信号的抖动和噪声。
时钟信号的抖动会影响系统的时序精度和抗干扰能力，而时钟信号的噪声则会影响系统的信号完整性和稳定性。
因此，在时钟电路设计中，需要采取合适的抗抖动和抗噪声措施，以确保时钟信号的质量和稳定性。
总之，时钟电路是现代电子系统中不可或缺的一部分，它能够提供精确的时间基准和时序控制信号，对系统的性能和稳定性起着至关重要的作用。
在时钟电路设计中，需要充分考虑频率、占空比、相位、延迟、抖动和噪声等因素，以确保时钟信号的质量和稳定性。
希望本文对时钟电路的工作原理有所帮助，谢谢阅读。
MCS51单片机时钟与复位电路
1.单片机的工作原理：
取一条指令、译码、进行微操作，再取一条指令、译码、
进行微操作，这样自动地、—步一步地由微操作按次序完成 相应指令规定的功能。单片机的时钟信号用来为单片机芯片
内部的各种微操作提供时间基准，机器启动后，指令的执行
顺序如下图所示：
取指
分析
执行
2.概念
⑴ 时序：各指令的微操作在时间上有严格的次序，这
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复位后各寄存器的初态如下表4-1所示，其意义为： ⑴ P0~P3=FFH，相当于各口锁存器已写入1，此时可用于输出/输入； ⑵ SP＝07H，堆栈指针指向片内RAM的07H单元（第一个入栈内容将写入 08H中）； ⑶ IP、IE和PCON的有效值为0，各中断源处于低优先级且均被关断，串 行通信的波特率不加倍； ⑷ PSW＝00H，当前工作寄存器为0组。
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Байду номын сангаас
第4节 MCS-51系列单片机的复位与掉电处理
一、复位与复位电路 1.复位：是单片机的初始化操作，以便使CPU和系统中其 他部件都处于一个确定的状态，并从这个状态开始工作。
当单片机系统在运行出错或操作错误使系统处于死 锁存时，也可按复位键重新启动。
单片机复位后，PC内容初始化为0000H，那么单片机 就从0000H单元开始执行程序。片内RAM为随机值，运行 中的复位操作不改变片内RAM的内容。
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4. 指令周期 是CPU执行一条指令所需要的时间为指令周期。 MCS-51单片机指令包含1个或2个或4个机器周期。 若采用6MHz晶振，则振荡周期为1/6μs，机器周期为
2μs、4μs或8μs。
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❖ TMOD=00H ❖ TCON=00H ❖ TH0、TL0=0000H ❖ TH1、TL1=0000H ❖ SCON=00H ❖ SBUF不定 ❖ PCON＝0xxx0000B
2.5 I/O端口电路与电气特性
MCS-51单片机有4个I/O端口，即P0～P3口。就 电路结构而言，P0口是三态双向口，P1～P3口是准 双向口。P3口还有第二功能电路，所以这4个端口的 内部电路都不相同。它们也有共性：(1) 每个端口的8 位I/O线是相同电路结构；(2) 每位I/O线均有一个输 出锁存器、一个驱动器和一个输入缓冲器。
P1端口内部结构
P2端口
➢通用I/O端口或高8位地址总线 ➢准双向静态口
处理办法：与P1口一样 ➢内部有上拉电阻 ➢执行MOVX时，被称谓动态口（后面外RAM扩展 时讲述原因） ➢在扩展外部芯片时，一般参与编址
P3端口－－双功能口
➢第一功能：作用与P1口一样 ➢第二功能：第二功能优先，若干用为第二功能时， 其余可为第一功能。
P3.0 RXD 串行接收 P3.1 TXD 串行发送
P3.4 T0 计数0输入 P3.5 T1 计数1输入
P3.2 /INT0 外中断0输入 P3.6 /WR 写信号引脚
P3.3 /INT1 外中断1输入 P3.7 /RD 读信号引脚
2.5.2 I/O端口负载能力
P0口每一位输出可驱动8个LSTTL负载，当作地 址/数据输出时是标准的三态双向口。当作为通用I/O 接口使用时是开漏输出，只有灌负载能力没有拉负载 能力。要想得到拉负载能力需外接一个上拉电阻才行。
外部数据的进出口线，同时也是扩展外部芯片的 低8位地址线，工作时，在该总线上分时地出现地址/ 数据信息。不同类型信息的间隙时间上，总线出现高 阻态。
➢三态 0，1，高阻态
➢内部无上拉电阻，用作静态口时，可挂接上、下拉 电阻
P1端口
➢通用I必须先进行写入1 操作，首次上电时可忽略该操作，输出操作没必要。 ➢内部有上拉电阻
第三章时钟电路与复位电路
89C51
振荡电路
89C51（CHMOS工艺）的 外部输入为X1，X2悬空
HMOS工艺的芯片
2.基本时序单位
❖ 振荡周期：1/fOSC 最小的时序单位
❖ 状态（S）周期：2/fOSC 包含两个节拍(P1、P2)，一个节拍为1个振荡周期。
❖ 机器周期MC： 12/fOSC 6个状态，S1-S6，12个节拍(S1P1、S1P2、S2P1、 S2P2…)，12个振荡周期
❖ 指令周期：1－4个MC，执行一条指令所需的时间。
2.4.2复位电路
RST引脚出现2个MC或以上的高电平，单片机执 行复位操作，RST持续为高，单片机循环复位。 ❖ 上电复位电路 ❖ 上电且开关复位电路 ❖ 看门狗复位电路
复位电路
复位电路
复位后的状态
PC为0000H，内RAM随机值
❖ A=00H ❖ B=00H ❖ PSW=00H ❖ SP=07H ❖ DPTR=0000H ❖ P0~P3=FFH ❖ IP=00H ❖ IE=00H
2.6 本章小结
本章介绍了MCS-51单片机芯片的硬件结构及工作特 性。它（AT89C51）是一个8位机，主要组成有：8位CPU、 128B的RAM、4KB的ROM、21个特殊功能寄存器(SFR)、 4个并行I/O接口P0～P3，每口8根位线共32线、2个16位定 时/计数器、1个全双工串行接口、5个中断源、内部时钟 电路和复位电路、可寻址片外64KB的ROM空间和64KB的 RAM空间。
2.6 本章小结
➢要熟练掌握CPU的工作特点，它使用的工作寄存器有4 组，每组8个单元，工作寄存器编号是R0～R7。寄存器组 之间切换是靠程序状态字寄存器(PSW)中RS0和RS1控制的。 ➢RAM在地址20H以上的16单元是一个很好的状态标志位 区。 ➢堆栈指针(SP)最好不要指向以上这两个区，以免造成程 序混乱。 ➢在程序计数器(PC)的低位地址有6个特殊地址，即复位地 址0000H和5个模块中断向量地址。主程序最好要避开这 些地址，在大于0030H以上地址开始使用，以免发生中断 服务不正常响应。
➢退出待机：中断退出或复位退出（2个MC）。
➢退出掉电：硬件复位（大于10毫秒），重新定义 SFR，但内RAM不变。
注意：进入掉电前，必须使外围器件、设备 处于禁止状态。
低功耗工作方式
端口处理
➢ P1、P2、P3内有上拉电阻，故不使用可悬空； ➢ P0则应外接上拉或下拉电阻，否则，不定的电平将 增加系统功耗。
待机：标准节电运行工作方式；
掉电：一种节电模式，不是没电！
正常运行： 5V/12M 待机运行： 5V/12M
16mA 3.7mA
掉电： 5V/停振 16μA
低功耗工作方式原理
低功耗工作方式
➢/IDL=0时，有晶振，故中断系统，串行口，定时/计 数器等电路继续由时钟驱动，但此时时钟信号不再送 入CPU，即CPU处于等待状态。
➢/PD＝0，振荡器停振，只有片内RAM、SFR的内容 被保存。
➢/IDL、/PD位由电源控制寄存器PCON来设定。（只 能字节寻址）
低功耗工作方式
低功耗工作方式
➢进入待机：使IDL=1即可。
➢进入掉电：使PD=1即可，进入后，可将VCC降至 2V（保持RAM、SFR），但在退出掉电时，先使电 压升至正常电压。
2.5 I/O端口电路与电气特性
❖ P0、P1、P2、P3
既有字节地址，也有位地址，对相应的地址单元 进行写操作，就完成了相应端口的输入/输出操作
❖ 1个全双工的串行I/O口，用于扩展I/O口或用作串
行异步通信（第五章专门介绍）
2.5.1 I/O接口内部电路结构 P0端口
➢双向I/O端口 ➢数据/地址复用总线
P1～P3口每一位可驱动4个LSTTL负载，是一个 准双向口。作为输出，输出低电平时负载能力较强， 输出高电平时负载能力很差，约几十微安。
I/O端口负载能力
2.5.3 低功耗工作方式
与低功耗系列内部结构基本相同，外形、管脚、 软件指令一样，不同的是制造工艺，功耗低，抗干扰 能力强，并具有待机和掉电模式。