单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准,复位操作则使单片机的片内电路初始化,使单片机从一种确定的初态开始运行。
时钟电路:
8031单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到:内部振荡方式和外部振荡方式。
在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器,就构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器,当外接晶振后,就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。内部振荡方式的外部电路如下图所示。
图中,电容器Col,C02起稳定振荡频率、快速起振的作用,其电容值一般在5-30pF。晶振频率的典型值为12MH2,采用6MHz的情况也比较多。内部振荡方式所得的时钟情号比较稳定,实用电路中使用较多。
外部振荡方式是把外部已有的时钟信号引入单片机内。这种方式适宜用来使单片机的时钟与外部信号保持同步。外部振荡方式的外部电路如下图所示。
由上图可见,外部振荡信号由XTAL2引入,XTAL1接地。为了提高输入电路的驱劝能力,通常使外部信号经过一个带有上拉电阻的TTL反相门后接入XTAL2。
基本时序单位:
单片机以晶体振荡器的振荡周期(或外部引入的时钟周期)为最小的时序单位,片内的各种微操作都以此周期为时序基准。
振荡频率二分频后形成状态周期或称s周期,所以,1个状态周期包含有2个振荡周期。振荡频率foscl2分频后形成机器周期MC。所以,1个机器周期包含有6个状态周期或12个振荡周期。1个到4个机器周期确定一条指令的执行时间,这个时间就是指令周期。8031单片机指令系统中,各条指令的执行时间都在1个到4个机器周期之间。
4种时序单位中,振荡周期和机器周期是单片机内计算其它时间值(例如,波特率、定时器的定时时间等)的基本时序单位。下面是单片机外接晶振频率12MHZ时的各种时序单位的大小:
振荡周期=1/fosc=1/12MHZ=0.0833us
复位电路:
当MCS-5l系列单片机的复位引脚RST(全称RESET)出现2个机器周期以上的高电平时,单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平,单片机就处于循环复位状态。
根据应用的要求,复位操作通常有两种基本形式:上电复位和上电或开关复位。
上电复位要求接通电源后,自动实现复位操作。常用的上电复位电路如下图A中左图所示。图中电容C1和电阻R1对电源十5V来说构成微分电路。上电后,保持RST一段高电平时间,由于单片机内的等效电阻的作用,不用图中电阻R1,也能达到上电复位的操作功能,如下图(A)中右图所示。
上电或开关复位要求电源接通后,单片机自动复位,并且在单片机运行期间,用开关操作也能使单片机复位。常用的上电或开关复位电路如上图(B)所示。上电后,由于电容C3的充电和反相门的作用,使RST持续一段时间的高电平。当单片机已在运行当中时,按下复位键K后松开,也能使RST为一段时间的高电平,从而实现上电或开关复位的操作。
根据实际操作的经验,下面给出这两种复位电路的电容、电阻参考值。