2022-12-11 07:21来源:m.sf1369.com作者:宇宇
时钟电路中就有一个叫晶振的元器件,元器件上就标有频率。
51单片机最小系统在硬件设计时,
芯片外围必须焊接时钟电路,这里的时钟电路也就是晶体振荡电路。
51单片机常用的晶振有11.0592M和12M两种型号的。
早期的51单片机多采用12MHz时钟,为了产生整数波特率,启用串口通讯的单片机采用11.0592MHz时钟。
最新研制的51单片机的时钟频率最高可达45MHz,这个时钟是由内部振荡电路产生的,不需要外加晶振。同样,为了保证获得整数倍的波特率,可以利用程序下载工具,将主频设置为24、36.864、44.2368MHz。
时钟周期一个时钟脉冲所需要的时间。在计算机组成原理中又叫T周期或节拍脉冲。是CPU和其他单片机的基本时间单位。它可以表示为时钟晶振频率(1秒钟的时钟脉冲数)的倒数。
时钟周期是单片机的基本时间单位,两个振荡周期(时钟周期)组成一个状态周期,若时钟晶振的振荡频率为fosc,则时钟周期Tosc=1/fosc(即为振荡频率的倒数)如:晶振频率为12MHZ,则时钟周期Tosc=1/12us。
51单片机作为学习单片机的过程中必须要经过的一个过程来讲是非常重要的,原因在于51单片机从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统,称作位处理器,处理对象不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理,如传送、置位、清零、测试等,还能进行位的逻辑运算,其功能十分完备,使用起来得心应手。
51单片机有什么用途
学会了51可以做什么下面我们来详细的了解一下。
例如,工业控制领域方面,汽车行业,单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。
通讯方面,51单片机在GPS、红外、射频等方面都有很广泛的应用。航海航空,尽管ARM逐步占有了主导地位,但是各个模块的底层51单片机仍然再使用。
工业控制领域方面,很多设备的底层控制都是采用51单片机实现的。仪器仪表方面,51单片机由于成本低廉,所以很受该行业欢迎。汽车行业,一辆汽车的控制MCU很多,51单片机也占有一席之地
其他各个方面,其实作为最早大量使用的单片机之一,51单片机在各行各业都没有退出历史舞台,仍然在发挥作用。
51单片机仅有一个累加器ACC,许多处理都要通过ACC来完成,因此就需要有寄存器来保存中间结果。
访问外部数据存储器,只能用间接寻址,可用@DPTR访问全部64k(这里包括你扩展的打印机,显示器,键盘等),对于一个区域,也可以用P2配合R0或R1完成访问。
如果使用中断,中断中又使用比较多的寄存器,可以交换整个寄存器组,开机隐含为0组,可以换用1,2,3组。
12个时钟周期,是1个机器周期;
在单片机中,是以机器周期的个数,作为时间的计量单位。
Mcs51单片机的111条指令,执行时,所花费的时间,称为指令周期。
有64条指令,执行的时候,只用1个机器周期;有45条指令,执行的时候,需要用2个机器周期;乘、除法指令,需要4个机器周期。
在CPU需要使用定时功能来完成某项任务时,可以调用单片机数字时钟函数。
这是一个6位LED的动态扫描显示电路。 下面一个三八译码器,可以控制 分别只亮一个8字LED 上面74LS47 输入D~A(0~9)可输出0~9的7段码给LED来显示。
比如要显示 1 2 3 4 5 就要 7447输出1的7段码,下面输出D6 延时后,再7447输出2的7段码,下面输出D5 再延时,这样循环下去。
时钟周期:就是单片机时钟脉冲的周期,也就是晶振的周期
机器周期:就是单片机工作时的周期,一般51单片机是时钟周期除以12,也有的单片机与时钟周期一致如STC11、12等。
指令周期:是指令执行的时间周期。如MOV A,#30H,指令周期是1,MOV 30H,#30H 指令周期为2
1. 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。 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)。 2. 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。 (例如外接24M晶振的单片机,他的一个机器周期=12/24M 秒) 3. 指令周期: 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。 4. 总线周期: 由于存贮器和I/O端口是挂接在总线上的,CPU对存贮器和I/O接口的访问,是通过总线实现的。通常把CPU通过总线对微处理器外部(存贮器或 I/O接口)进行一次访问所需时间称为一个总线周期。 总结: 1. 时钟周期是最小单位,机器周期需要1个或多个时钟周期,指令周期需要1个或多个机器周期; 2. 机器周期指的是完成一个基本操作的时间,这个基本操作有时可能包含总线读写,因而包含总线周期,但是有时可能与总线读写无关,所以,并无明确的相互包含的关系; 3. 指令周期:是CPU的关键指标,指取出并执行一条指令的时间。一般以机器周期为单位,分单指令执行周期、双指令执行周期等。现在的处理器的大部分指令(ARM、DSP)均采用单指令执行周期; 4. 机器周期:完成一个基本操作的时间单元,如取指周期、取数周期。时钟周期:CPU的晶振的工作频率的倒数。
一、内部时钟方式:
利用单片机内部的振荡器,然后在引脚XTAL1(18脚)和XTAL2(19脚)两端接晶振,就构成了稳定的自激振荡器,其发出的脉冲直接送入内部时钟电路,外接晶振时,晶振两端的电容一般选择为30PF左右;这两个电容对频率有微调的作用,晶振的频率范围可在1.2MHz-12MHz之间选择。为了减少寄生电容,更好地保证振荡器稳定、可靠地工作,振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近。(提示一下,本站提供的学习套件全部采用的就是这种时钟方式)。
二、外部时钟方式:
此方式是利用外部振荡脉冲接入XTAL1或XTAL2。HMOS和CHMOS单片机外时钟信号接入方式不同,HMOS型单片机(例如8051)外时钟信号由XTAL2端脚注入后直接送至内部时钟电路,输入端XTAL1应接地。由于XTAL2端的逻辑电平不是TTL的,故建议外接一个上接电阻。对于CHMOS型的单片机(例如80C51),因内部时钟发生器的信号取自反相器的输入端,故采用外部时钟源时,接线方式为外时钟信号接到XTAL1而XTAL2悬空。