MCS－51單片機(jī)時(shí)序

一、時(shí)序：單片機(jī)時(shí)序是指單片機(jī)執(zhí)行指令時(shí)應(yīng)發(fā)出的控制信號的時(shí)間序列。這些控制信號在時(shí)間上的相互關(guān)系就是CPU的時(shí)序。它是一系列具有時(shí)間順序的脈沖信號。

CPU發(fā)出的時(shí)序有兩類：一類用于片內(nèi)各功能部件的控制，它們是芯片設(shè)計(jì)師關(guān)注的問題，對用戶沒有什么意義。另一類用于片外存儲(chǔ)器或I/O端口的控制，需要通過器件的控制引腳送到片外，這部分時(shí)序?qū)Ψ治鲇布娐返脑碇陵P(guān)重要，也是軟件編程遵循的原則，需要認(rèn)真掌握。

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二、時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期

1、 時(shí)鐘周期：又稱振蕩周期。指為單片機(jī)提供定時(shí)信號的振蕩源周期。是最小的時(shí)序單位。

振蕩源的頻率越高，單片機(jī)的工作速度越快。

時(shí)鐘周期被分成兩個(gè)節(jié)拍P1和P2。每個(gè)時(shí)鐘周期的前半周期P1信號有效，這時(shí)CPU通常完成算術(shù)邏輯操作;在每個(gè)時(shí)鐘的后半周期P2信號有效，內(nèi)部寄存器與寄存器之間的數(shù)據(jù)一般在此狀態(tài)發(fā)生。

2、 機(jī)器周期：定義為實(shí)現(xiàn)特定功能所需要的時(shí)間。機(jī)器周期按其功能來命名，如取指機(jī)器周期等。

MCS-51的機(jī)器周期時(shí)間是不變的，均為12個(gè)晶振周期或6個(gè)狀態(tài)周期。分為S1P1,SIP2;S2P1,S2P2;等

3、 指令周期：執(zhí)行一條指令的時(shí)間。

按指令執(zhí)行的時(shí)間可分為：單周期、雙周期和四周期(只有乘法和除法兩條指令)。

時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期均是單片機(jī)時(shí)序單位。機(jī)器周期是單片機(jī)計(jì)算其它時(shí)間值(如波特率、定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間等)的基礎(chǔ)時(shí)序單位。

如MCS-51外接晶振為12MHz，則：

時(shí)鐘周期= = =0.167us;

機(jī)器周期= = =1us;

指令周期=(1～4) =(1～4) =1～4us.

例：若單片機(jī)時(shí)鐘頻率為12MHz，計(jì)算定時(shí)2ms所需要的定時(shí)器初值。(設(shè)定時(shí)器工作在方式1，即模為)

分析：MCS-51有兩個(gè)8位的計(jì)數(shù)器，每過來一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加1。當(dāng)計(jì)數(shù)器從0FFFFH～0000H時(shí)，定時(shí)器自動(dòng)產(chǎn)生溢出請求。故方式1的最大定時(shí)時(shí)間為Tmax=×T0，其中T0為是一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間。由于時(shí)鐘周期的頻率為12MHz，這里的。

Tmax=×T0=65536×1us=65.536ms。

現(xiàn)在要產(chǎn)生2ms的定時(shí)時(shí)間，故必須在計(jì)數(shù)器中預(yù)先放置一定的初值x，使：

(216-x)T0=2ms。

解：

(-x)T0=2ms=2×10-3s

X=- =216-2×103=63536=F830H。

注：

十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)快速轉(zhuǎn)換方法

1、 若十進(jìn)制數(shù)小于256，則用這個(gè)數(shù)除16，得到商和余數(shù)。若把這個(gè)十進(jìn)制的商寫成二進(jìn)制形式，則就是二進(jìn)制的高4位。把這個(gè)十進(jìn)制的余數(shù)寫成二進(jìn)制的形式，則就是二進(jìn)制的低4位。合在一起就是轉(zhuǎn)換的8位二進(jìn)制數(shù)。同樣，若把這個(gè)十進(jìn)制的商寫成十六進(jìn)制的形式，則就是二進(jìn)制的高4位的十六進(jìn)制表示，把這個(gè)十進(jìn)制的余數(shù)寫成十六進(jìn)制的形式，則就是二進(jìn)制的低4位的十六進(jìn)制表示，合在一起就是轉(zhuǎn)換成的十六進(jìn)制表示。

2、 若十進(jìn)制數(shù)大于256小于65536，則用這個(gè)數(shù)除256，得到商和余數(shù)，再分別用商和余數(shù)除16。商除16后，又得到商和余數(shù)，這個(gè)商和余數(shù)是十進(jìn)制形式，寫成十六進(jìn)制就是高8位的高4位和高8位的低4位的十六進(jìn)制形式。余數(shù)除16也得到商和余數(shù)，這個(gè)商和余數(shù)也是十進(jìn)制，寫成十六進(jìn)制，就是低8位的高4位和低8位的低4位的十六進(jìn)制形式。

例：求出下列十進(jìn)制數(shù)的二進(jìn)制和十六進(jìn)制。

(1)212; (2)65365

解：(1)

212/16=13……4

若把13寫成十六進(jìn)制，為D，4寫成十六進(jìn)制，為4，則轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制為：

212=D4(H)

若把13寫成二進(jìn)制，為1101，4寫成二進(jìn)制，為0100，則轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為：

212=11010100(B)。

(2)

65365/256=255……85

(這個(gè)商除16就是高8位，這個(gè)余數(shù)除16就是低8位)

255/16=15……15

(這個(gè)商就是高8位的高4位，余數(shù)就是高8位的低4位)

把商15寫成十六進(jìn)制為F，把余數(shù)15寫成十六進(jìn)制為F，故高8位的十六進(jìn)制為：FFH;

85/16=5……5

(這個(gè)商就是低8位的高4位，余數(shù)就是低8位的低4位)

把商5寫成十六進(jìn)制為5，把余數(shù)5寫成十六進(jìn)制為5，故低8位的十六進(jìn)制為：55F。

高8位和低8位合在一起即為這個(gè)十進(jìn)制數(shù)的十六進(jìn)制形式：

65365=FF55(H)。

化為二進(jìn)制為：65365=FF55(H)=11111111010101010(B)。