单片机的三个周期
单片机的时钟、时序及复位
四川工程职业技术学院单片机应用技术课程电子教案Copyright © 第讲58051及P89V51RD2单片机的时钟、时序和复位本讲主要内容5-1. 标准80C51的时钟电路、时间单位与时序5-2. P89V51RD2单片机的时钟电路、时间单位与时序5-3. P89V51RD2单片机的复位与复位电路时钟电路——用于产生供单片机各部分同步工作的时钟信号方法1：用石英晶体振荡器方法2：从外部输入时钟信号（80C51）80C51振荡器C1C2CYS80C51悬空外部时钟信号XTAL1XTAL2XTAL2XTAL1单片机内部的时间单位S1S2S3S4S5S6机器周期T CY分频器振荡器晶振周期时钟周期（S 状态）80C51P1P2ALE 信号单片机内部的时间单位✧振荡频率f osc = 石英晶体频率或外部输入时钟频率振荡周期= 振荡频率的倒数✧机器周期机器周期是单片机应用中衡量时间长短的最主要的单位在多数51系列单片机中：1机器周期= 12×1/ fosc✧指令周期——执行一条指令所需要的时间单位：机器周期51单片机中：单周期指令、双周期指令、四周期指令单片机内部的时间单位课堂练习：如果某单片机的振荡频率f=12MHz，则：osc振荡周期=S=mS=uS；机器周期=uS；已知乘法指令“MUL AB”是一条4周期指令，则执行这条指令需要uS；加法指令“ADD A，#01H”是单周期指令，那么1S内该单片机可以进行次加法运算。
单片机内部的时序单片机执行各种操作时，CPU都是严格按照规定的时间顺序完成相关的工作，这种时间上的先后顺序成为时序。
✧单周期指令的操作时序S1S2S3S4S5S61个机器周期P1P2ALE读操作码空读S1S2S3S4S5S61个机器周期P1P2ALE读操作码读第二字节单字节指令双字节指令单片机内部的时序✧双周期指令的操作时序S1S2S3S4S5S6第1机器周期P1P2ALE读操作码空读3次S1S2S3S4S5S6第2机器周期时钟电路✧时钟电路参数：频率范围：0～40MHz C1、C2：20～30pF80C51振荡器C1C2CYSXTAL2XTAL1P89V51RD2的两种时钟模式✧X1模式✧X2模式器件含有一个时钟加倍选项，可以加速器件的运行速度。
单片机时钟周期、机器周期、指令周期与总线周期
单片机时钟周期、机器周期、指令周期与总线周期时钟周期：时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数(可以这样来理解，时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时间周期就是1/12us)，是计算机中最基本的、最小的时间单位。
在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。
对于某种单片机，若采用了1MHZ的时钟频率，则时钟周期为1us;若采用4MHZ的时钟频率，则时钟周期为250us。
由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，它控制着计算机的工作节奏(使计算机的每一步都统一到它的步调上来)。
显然，对同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的工作速度就越快。
具体计算就是1/fosc。
也就是说如果晶振为1MHz，那么时钟周期就为1us;6MHz的话，就是1/6us。
8051单片机把一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示)，二个节拍定义为一个状态周期(用S表示)。
机器周期：在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。
例如，取指令、存储器读、存储器写等，这每一项工作称为一个基本操作。
完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。
一般情况下，一个机器周期由若干个S周期(状态周期)组成。
8051系列单片机的一个机器周期同6个S周期(状态周期)组成。
前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示)，二个节拍定义为一个状态周期(用S表示)，8051单片机的机器周期由6个状态周期组成，也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。
具体计算为：时钟周期Xcycles。
如果单片机是12周期的话，那么机器周期就是T×12。
假设晶振频率为12M，单片机为12周期的话，那么机器周期就是1us。
例如外接24M晶振的单片机，他的一个机器周期=12/24M秒;52系列单片机一个机器周期等于12个时钟周期。
设晶振频率为12MHz时，52单片机是12T的单片机，即频率要12分频。
单片机中各种周期的关系与定时器原理
单片机中各种周期的关系与定时器原理
我们现来理解几个比较重要的概念：
时钟周期：
时钟周期也叫振荡周期或晶振周期，即晶振的单位时间发出的脉冲数，一般有外部的振晶产生，比如12MHZ=12乘以10的6次方，即每秒发出12000000个脉冲信号，那幺发出一个脉冲的时间就是时钟周期，也就是1/12微秒。
通常也叫做系统时钟周期。
是计算机中最基本的、最小的时间单位。
在8051单片机中把一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示)，二个节拍定义为一个状态周期(用S表示)。
机器周期：
在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。
例如，取指令、存储器读、存储器写等，这每一项工作称为一个基本操作。
完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。
一般情况下，一个机器周期由若干个S周期(状态周期)组成。
8051系列单片机的一个机器周期同6个S周期(状态周期)组成。
前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示)，二个节拍定义为一个状态周期(用S表示)，8051单片机的机器周期由6个状态周期组成，也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。
单片机填空选择
1、80C51基本型单片机内部程序存储器容量为（4K）。
2、在80C51单片机应用系统中，可以作为时钟输出的是（ALE）引脚。
5、在80C51中，要访问SFR使用的寻址方式为（直接寻址）。
6、以下的4条指令中，不合法的指令为（D）。
（A）INC A （B）DEC A （C）I NC DPTR （D）SWAP ACC7、当需要扩展一片8K的RAM时，应选用的存储器为（6264）。
8、若想扩展键盘和显示，并希望增加256字节的RAM时，应选择（8155）芯片。
9、80C51单片机要进行10位帧格式的串行通讯时，串行口应工作在（方式1 ）。
10、80C51复位初始化时未改变SP的内容，第一个入栈的单元地址为（08H）。
二、填空题1、计算机的经典结构由存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备组成。
2、80C51单片机基本型内部RAM有 128 个字节单元，这些单元可以分为三个用途不同的区域，一是工作寄存器区，二是位寻址区，三是数据缓冲区。
3、在8051单片机中，由 2 个振荡周期组成1个状态周期，由 6 个状态周期组成1个机器周期。
4、8051的堆栈是向地址的高端生成的。
入栈时SP先加1 ，再压入数据。
5、对于80C51无嵌套的单级中断，响应时间至少 3 个机器周期，最多 8 个机器周期。
1、MCS-51单片机扩展程序存储器所用的控制信号为（），扩展数据存储器所用的控制信号为（ RD ）和（ WR ）。
3、（程序状态）寄存器的作用是用来保存程序运行过程中的各种状态信息。
若累加器A中的数据为01110010B，则PSW中的P=（ 0）。
4、若MCS-51 单片机采用12MHz 的晶振，它的机器周期（ 1μm ），ALE 引脚输出正脉冲频率为（ 1MHz ），。
5、要使MCS-51 单片机从片内的地址0000H 开始执行程序。
那么EA应（低电平）。
8、8751有两个16位可编程定时/计数器，T0和T1。
它们的功能可由控制寄存器（TCON ）、（ TMOD）的内容决定，且定时的时间或计数的次数与（ TH ）、（ TL ）两个寄存器的初值有关。
单片机中的各周期介绍
晶振与单片机周期单片机工作时，是一条一条地从RoM中取指令，然后一步一步地执行。
单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。
—个机器周期包括12个时钟周期。
如果一个单片机选择了12MHZ晶振，它的时钟周期是1／12us，也是一个晶振周期。
它的一个机器周期是12×(1／12)us，也就是1us。
机器周期不仅对于指令执行有着重要的意义，而且机器周期也是单片机定时器和计数器的时间基准。
例如一个单片机选择了12MHZ 晶振，那么当定时器的数值加1时，实际经过的时间就是1us，这就是单片机的定时原理。
时钟周期时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数（可以这样来理解，时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时间周期就是1/12 us），是计算机中最基本的、最小的时间单位。
在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。
对于某种单片机，若采用了1MHZ的时钟频率，则时钟周期为1us；若采用4MHZ的时钟频率，则时钟周期为250ns。
由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，它控制着计算机的工作节奏（使计算机的每一步都统一到它的步调上来）。
显然，对同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的工作速度就越快。
但是，由于不同的计算机硬件电路和器件的不完全相同，所以其所需要的时钟周频率范围也不一定相同。
我们学习的8051单片机的时钟范围是1.2MHz-12MHz。
在8051单片机中把一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示）。
机器周期在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。
例如，取指令、存储器读、存储器写等，这每一项工作称为一个基本操作。
完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。
一般情况下，一个机器周期由若干个S周期（状态周期）组成。
8051系列单片机的一个机器周期同6个S周期（状态周期）组成。
51单片机中几个时间周期的概念区分
51单片机中几个时间周期的概念区分时钟周期：时钟周期也叫振荡周期或晶振周期，即晶振的单位时间发出的脉冲数，一般有外部的振晶产生，比如12MHZ=12×10的6次方，即每秒发出12000000个脉冲信号，那么发出一个脉冲的时间就是时钟周期，也就是1/12微秒。
通常也叫做系统时钟周期。
是计算机中最基本的、最小的时间单位。
在8051单片机中把一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示）。
机器周期：在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。
例如，取指令、存储器读、存储器写等，这每一项工作称为一个基本操作。
完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。
一般情况下，一个机器周期由若干个S周期（状态周期）组成。
8051系列单片机的一个机器周期同6个S周期（状态周期）组成。
前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示），8051单片机的机器周期由6个状态周期组成，也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。
在标准的51单片机中，一般情况下，一个机器周期等于12个时钟周期，也就是机器周期=12*时钟周期，（上面讲到的原因）如果是12MHZ，那么机器周期=1微秒。
单片机工作时，是一条一条地从RoM中取指令，然后一步一步地执行。
单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。
机器周期不仅对于指令执行有着重要的意义，而且机器周期也是单片机定时器和计数器的时间基准。
例如一个单片机选择了12MHZ晶振，那么当定时器的数值加1时，实际经过的时间就是1us，这就是单片机的定时原理。
但是在8051F310中，CIP-51 微控制器内核采用流水线结构，与标准的 8051 结构相比指令执行速度有很大的提高。
在一个标准的 8051 中，除 MUL和 DIV 以外所有指令都需要12 或24 个系统时钟周期，最大系统时钟频率为12-24MHz。
单片机工作频率
单片机工作频率一、引言电子技术的飞速发展使得单片机（Microcontroller）得到了广泛应用。
在各种电子设备中，单片机都扮演了至关重要的角色，其工作频率（Operating Frequency）直接影响了单片机的性能和应用范围。
本文将从多个角度对单片机工作频率进行探讨，以帮助读者更好地理解和应用单片机。
二、单片机工作频率的概念单片机工作频率指的是单片机在工作时的时钟频率，通常以赫兹（Hz）为单位。
时钟频率决定了单片机的运算速度和响应时间。
简单来说，工作频率越高，单片机处理数据的速度越快，但同时也会消耗更多的能量。
因此，根据不同的应用需求，选择适合的工作频率非常重要。
三、影响单片机工作频率的因素1.晶体振荡器（Crystal Oscillator）：晶体振荡器是单片机的时钟源，负责产生准确的时钟信号。
晶体振荡器的频率决定了单片机的工作频率，常见的晶体振荡器包括4MHz、8MHz等。
2.主频选择：主频是指单片机内部电路的工作频率，它由晶体振荡器的频率决定。
不同的单片机支持的主频范围不同，一般为几十kHz到几十MHz不等。
选择适合的主频可以根据单片机的性能需求和功耗控制来决定。
3.时钟分频器（Clock Divider）：时钟分频器用于将主频进行分频，得到更低频的时钟信号供单片机内部各个模块使用。
通过合理设置时钟分频器的分频系数，可以进一步降低单片机的工作频率，以节省能量。
4.同步与异步：单片机的工作周期可以分为同步周期和异步周期。
同步周期是指单片机在时钟脉冲作用下的正常工作周期，异步周期是指由于特殊的事件触发而不受时钟脉冲控制的异常周期。
合理利用同步和异步周期可以提高单片机的处理效率。
四、单片机工作频率的选择与应用1.低功耗应用：对于一些低功耗应用，如电子表、温度监测器等，采用较低的工作频率可以降低功耗，延长电池寿命。
2.实时控制应用：对于需要实时响应的控制应用，如机器人控制、无人机等，采用较高的工作频率可以提高实时性和控制精度。
51单片机常见简答题
简答题部分1、什么叫堆栈？2、进位和溢出？3、在单片机中，片内ROM的配置有几种形式？各有什么特点?4、什么是单片机的机器周期、状态周期、振荡周期和指令周期？它们之间是什么关系？5、MCS-51单片机通常内部包含哪些主要逻辑功能部件？6、MCS-51单片机的存储器从物理结构上可划分几个空间？7、存储器中有几个保留特殊功能的单元用做入口地址？分别作什么作用？8、MCS-51单片机片内256B的数据存储器可分为几个区？分别起什么作用？8、MCS-51单片机的P0~P3四个I/O端口在结构上有何异同？使用时应注意的事项？9、存储器空间在物理结构上可划分为几个部分？10、开机复位后，CPU使用是的哪组工作寄存器？它们的地址是什么？CPU如何确定和改变当前工作寄存器组？11、MCS-51的时钟周期、机器周期、指令周期的如何分配的？当振荡频率为8MHz时，一个单片机时钟周期为多少微秒？12、程序状态存储器PSW的作用是什么？常用状态标志有哪几位？作用是什么？13、EA/VPP引脚有何功用？8031的引脚应如何处理？为什么？14、单片机有哪几个特殊功能寄存器？各在单片机的哪些功能部件中？15、什么是指令？什么是程序？简述程序在计算机中的执行过程。
16、什么叫寻址方式？MCS51有几种寻址方式？17、 SJMP（短转移）指令和AJMP（绝对转移）指令的主要区别。
18、中断服务子程序与普通子程序有哪些异同之处？19、MCS-51响应中断的条件是什么？CPU响应中断后，CPU要进行哪些操作？不同的中断源的中断入口地址是什么？20、单片机对中断优先级的处理原则是什么？21、MCS-51的外部中断有哪两种触发方式？他们对触发脉冲或电平有什么要求？22、什么是中断和中断系统？其主要功能是什么？23、MCS-51有哪些中断源？24、说明外部中断请求的查询和响应过程25、MCS-51响应中断的条件？。
26、简述MCS-51单片机的中断响应过程。
单片机指令周期
1.程序计数器PC 2.累加器A 3.寄存器B 4.程序状态字PSW
CY
•PS.W7 •进位/借位标志 •1 有进位/借位 0 无 •在作位处理时作 为位累加器
•溢出标志位 •当第6位和第7位不同时向高位有进 位/借位时，OV＝1 •乘法结果超过255，OV＝1，否则 ＝0 •除法中的除数（存放在B中）为0， OV＝1，否则＝0
片内程序存储器 片外扩展的程序存储器
物理上，分4个存储空间
片内数据存储器
片外扩展的数据存储器 片内外统一编址的64KB 程序存储器地址空间
逻辑上，分3个逻辑空间
片内数据存储器地址空间 64KB外部数据存储器地 Байду номын сангаас空间
MCS－51存储器配置
2.4.1 MCS－51程序存储器 1.MCS－51内部程序存储器
/
8KB
/
/
256B
256B
3*16位
3*16位
4*8位
4*8位
1
1
6
6
8752
/
8KB
256B
3*16位
4*8位
1
6
约
定
8031、8051、8751及8032、8052、8752是由 HMOS工艺制造。 而其对应的80C31、80C51、87C51及80C32、 80C52、87C52是由CHMOS工艺制造。
2.3.2 控制信号
•ALE/PROG
•（30脚）地址锁存信号 •系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的 低8位地址送入锁存器锁存起来，实现低位 地址和数据的分时传送 •ALE是以1/6的振荡频率输出的正脉冲，可 作为外部时钟作为系统中其它芯片的时钟源
•PSEN •EA/VPP
(完整word版)单片机名词解释
单片机名词解释一、名词解释1.微处理器：即中央处理器CPU，它是把运算器和控制器集成在一块芯片上的器件总称。
2.单片机（单片微型计算机）：把CPU、存储器、I/O接口、振荡器电路、定时器/计数器等构成计算机的主要部件集成在一块芯片上构成一台具有一定功能的计算机，就称为单片微型计算机，简称单片机。
3.程序计数器：程序计数器PC是一个不可寻址的16位专用寄存器(不属于特殊功能寄存器)，用来存放下一条指令的地址，具有自动加1的功能。
4.数据指针：数据指针DPTR是一个16位的寄存器，可分为两个8位的寄存器DPH、DPL，常用作访问外部数据存储器的地址寄存器，也可寻址64K字节程序存储器的固定数据、表格等单元。
5.累加器：运算时的暂存寄存器，用于提供操作数和存放运算结果。
它是应用最频繁的寄存器，由于在结构上与内部总线相连，所以一般信息的传送和交换均需通过累加器A。
6.程序状态字：程序状态字PSW是一个8位寄存器，寄存当前指令执行后的状态，为下条或以后的指令执行提供状态条件。
它的重要特点是可以编程。
7.堆栈：堆栈是一组编有地址的特殊存储单元，数据遵循先进后出的存取原则。
栈顶地址用栈指针SP指示。
8.软件堆栈：通过软件唉内部RAM中定义一个区域作为堆栈（即由软件对SP设置初值），称软件堆栈。
9.振荡周期（晶振周期）：振荡电路产生的脉冲信号的周期，是最小的时序单位。
10.时钟周期：把2个振荡周期称为S状态，即时钟周期。
1个时钟周期=2个振荡周期。
11.机器周期：完成一个基本操作所需的时间称为机器周期。
1个机器周期=12个振荡周期。
12.指令周期：执行一条指令所需的全部时间称为指令周期。
MCS-51单片机的指令周期一般需要1、2、4个机器周期。
13.地址/数据分时复用总线:是指P0口用作扩展时，先输出低8位地址至地址锁存器，而后再由P0口输入指令代码，在时间上是分开的。
14.准双向并行I/O口：当用作通用I/O口，且先执行输出操作，而后要由输出变为输入操作时，必须在输入操作前再执行一次输出“1”操作（即先将口置成1），然后执行输入操作才会正确，这就是准双向的含义。
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时钟周期
时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数（可以这样来理解，时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时间周期就是1/12 us），是计算机中最基本的、最小的时间单位。
在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。
对于某种单片机，若采用了1MHZ的时钟频率，则时钟周期为1us；若采用4MHZ的时钟频率，则时钟周期为250us。
由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，它控制着计算机的工作节奏（使计算机的每一步都统一到它的步调上来）。
显然，对同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的工作速度就越快。
但是，由于不同的计算机硬件电路和器件的不完全相同，所以其所需要的时钟周频率范围也不一定相同。
我们学习的8051单片机的时钟范围是1.2MHz-12MHz。
在8051单片机中把一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示）。
机器周期
在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。
例如，取指令、存储器读、存储器写等，这每一项工作称为一个基本操作。
完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。
一般情况下，一个机器周期由若干个S周期（状态周期）组成。
8051系列单片机的一个机器周期同6个S周期（状态周期）组成。
前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示），8051单片机的机器周期由6个状态周期组成，也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。
指令周期
指令周期是执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成。
指令不同，所需的机
器周期数也不同。
对于一些简单的的单字节指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即译码执行，不再需要其它的机器周期。
对于一些比较复杂的指令，例如转移指令、乘法指令，则需要两个或者两个以上的机器周期。
通常含一个机器周期的指令称为单周期指令，包含两个机器周期的指令称为双周期指令。