51單片機時序及延時分析

51單片機時序及延時分析

計算機工作時，是在統(tǒng)一的時鐘脈沖控制下一拍一拍地進行的。這個脈沖是由單片機控制器中的時序電路發(fā)出的。單片機的時序就是CPU在執(zhí)行指令時所需控制信號的時間順序，為了保證各部件間的同步工作，單片機內(nèi)部電路應在唯一的時鐘信號下嚴格地控時序進行工作，在學習51單片機的時序之前，我們先來了解下時序相關的一些概念。

擴展閱讀：單片機時序分析

既然計算機是在統(tǒng)一的時鐘脈沖控制下工作的，那么，它的時鐘脈沖是怎么來的呢?

要給我們的計算機CPU提供時序，就需要相關的硬件電路，即振蕩器和時鐘電路。我們學習的8051單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，這個反相放大器的作用就是用于構(gòu)成振蕩器用的，但要形成時鐘，外部還需要加一些附加電路。8051單片機的時鐘產(chǎn)生有以下兩種方法：

一、內(nèi)部時鐘方式：

利用單片機內(nèi)部的振蕩器，然后在引腳XTAL1(18腳)和XTAL2(19腳)兩端接晶振，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘電路，外接晶振時，晶振兩端的電容一般選擇為30PF左右;這兩個電容對頻率有微調(diào)的作用，晶振的頻率范圍可在1.2MHz-12MHz之間選擇。為了減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近。(提示一下，本站提供的學習套件全部采用的就是這種時鐘方式)。

二、外部時鐘方式：

此方式是利用外部振蕩脈沖接入XTAL1或XTAL2。HMOS和CHMOS單片機外時鐘信號接入方式不同，HMOS型單片機(例如8051)外時鐘信號由XTAL2端腳注入后直接送至內(nèi)部時鐘電路，輸入端XTAL1應接地。由于XTAL2端的邏輯電平不是TTL的，故建議外接一個上接電阻。對于CHMOS型的單片機(例如80C51)，因內(nèi)部時鐘發(fā)生器的信號取自反相器的輸入端，故采用外部時鐘源時，接線方式為外時鐘信號接到XTAL1而XTAL2懸空。如下圖

外接時鐘信號通過一個二分頻的觸發(fā)器而成為內(nèi)部時鐘信號，要求高、低電平的持續(xù)時間都大于20ns，一般為頻率低于12MHz的方波。片內(nèi)時鐘發(fā)生器就是上述的二分頻觸發(fā)器，它向芯片提供了一個2節(jié)拍的時鐘信號。

前面已提到，計算機工作時，是在統(tǒng)一的時鐘脈沖控制下一拍一拍地進行的。由于指令的字節(jié)數(shù)不同，取這些指令所需要的時間也就不同，即使是字節(jié)數(shù)相同的指令，由于執(zhí)行操作有較大的差別，不同的指令執(zhí)行時間也不一定相同，即所需的拍節(jié)數(shù)不同。為了便于對CPU時序進行分析，一般按指令的執(zhí)行過程規(guī)定了幾中周期，即時鐘周期、機器周期和指令周期，也稱為時序定時單位，下面分別予以講解。