單片機時序簡介

單片機時序是指單片機執(zhí)行指令時應(yīng)發(fā)出的控制信號的時間序列。這些控制信號在時間上的相互關(guān)系就是CPU的時序。它是一系列具有時間順序的脈沖信號。

時序的周期

計算機每訪問一次存儲器的時間我們把它稱為一個機器周期它是一個時間基準(zhǔn)就象我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫拿胍粯佑嬎銠C中一個機器周期包括12個振蕩周期什么是振蕩周期一個振蕩周期是多少時間振蕩周期就是振蕩源的周期也就是我們使用的晶振的時間周期一個12M的晶振它的時間周期是多少呢電子技術(shù)過的朋友應(yīng)該不難算出T=1/f也就是1/12微秒那么使用12M晶振的單片機它的一個機器周期就應(yīng)該等于12*1/12微秒也就是1S。

單片機時鐘電路有三種方式

1、單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端，XTAL1和XTAL2需外接上晶體和合適的電容。

2、有的單片機內(nèi)部也自帶時鐘電路，用于產(chǎn)生時鐘信號。

3、單片機管腳XTAL2直接接晶振。

周期

1、時鐘周期

時鐘電路產(chǎn)生時鐘信號的周期我們叫時鐘周期（振蕩周期）。

單片機通電后就產(chǎn)生了固定標(biāo)稱值的脈沖信號，單片機就是在脈沖信號的驅(qū)動下順序地從ROM中（程序存儲器）取出指令一條一條的順序執(zhí)行，然后進行一系列的微操作控制，來完成各種指定的動作。

2、機器周期

單片機每訪問一次存儲器的時間我們把它稱為一個機器周期，它是一個時間基準(zhǔn)就象我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫拿胍粯印纹瑱C中一個機器周期包括12個振蕩周期。振蕩周期就是振蕩源的周期也就是我們使用的晶振的時間周期。一個12M的晶振它的時間周期是1/12微秒，那么使用12M晶振的單片機它的一個機器周期就應(yīng)該等于12*1/12微秒，也就是1微秒。

3、指令周期

單片機中有些指令只要一個機器周期而有些指令則需要兩個或三個機器周期另外還有兩條指令需要4個機器周期。如何衡量指令執(zhí)行時間的長短我們就要用到一個新的概念：指令周期，即執(zhí)行一條指令所需的機器周期。

關(guān)于單片機時序分析（52單片機）

AT89S52的時鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時鐘振蕩方式，需在18和19腳外接石英晶體（2-12MHz）和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10p-30p。另外一種是外部時鐘方式，即將XTAL2懸空，外部時鐘信號從XTAL1腳輸入。

一、機器周期和指令周期

振蕩周期指為單片機提供定時信號的振蕩源的周期，即晶體振蕩器直接產(chǎn)生的振蕩信號，用Tosc表示。振蕩脈沖的周期也叫做節(jié)拍，用Ｐ表示。

時鐘周期是振蕩周期的兩倍，是對振蕩器2分頻的信號。時鐘周期又稱狀態(tài)周期，用S來表示，一個時鐘周期，分為P1和P2兩個節(jié)拍。P1節(jié)拍通常完成算術(shù)邏輯操作，P2節(jié)拍通常完成內(nèi)部寄存器間數(shù)據(jù)的傳遞。

在計算機中，為了便于管理，常把一條指令的執(zhí)行過程劃分為若干個階段，每一階段完成一項工作。例如，取指令、存儲器讀、存儲器寫等，這每一項工作稱為一個基本操作。完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期。

AT89S52單片機的一個機器周期由6個S周期（狀態(tài)周期）組成，即S1～S6。

指令周期是執(zhí)行一條指令所需要的時間，一般由若干個機器周期組成。通常含一個機器周期的指令稱為單周期指令，包含兩個機器周期的指令稱為雙周期指令。時鐘周期、機器周期、指令周期之間的關(guān)系圖如圖1所示。

圖1 AT89S52雙周期指令的時序

綜合以上分析，時序之間的關(guān)系如下：

振蕩周期Tocs＝1/fosc；fosc為振蕩頻率

時鐘周期S＝2Tosc；

機器周期＝12Tosc；

指令周期＝1～4個機器周期；

二、時序分析

圖2給出了單片機的取指和執(zhí)行指令的定時關(guān)系。在圖中可看到，低8位地址的鎖存信號ALE在每個機器周期中出現(xiàn)兩次。對此時序說明如下：

（1）第一個機器周期是ROM的取指時序。從第二個機器周期開始讀外部RAM；

（2）第一個機器周期的Ｓ4之后，為讀外部RAM送出地址，其中包括P0的Ａ7～Ａ0，Ｐ2的Ａ15～Ａ8；

（3）在第二個機器周期中，第一個ALE信號不再出現(xiàn)，但讀選通有效，以進行RAM 讀操作，然后從P0口把讀出數(shù)據(jù)送單片機；

（4）第二個機器周期的第二個ALE信號仍然出現(xiàn)，無取指操作。

圖2 AT89S52指令執(zhí)行時序