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AT89S52单片机的最小应用系统

news 2026/2/15 5:52:58

一.时钟电路设计

1.内部时钟方式

2.外部时钟方式

3.时钟信号的输出

二.机器周期，指令周期与指令时序

1.时钟周期

2.机器周期

3.指令周期

三.复位操作和复位电路

1.复位操作

2 复位电路设计

四.低功耗节电模式

AT89S52本身片内有8KB闪烁存储器，256B的RAM单元，4个I/0口，外接时钟电路和复位电路即构成了一个AT89S52单片机最小应用系统，如图所示：

该最小应用系统只能作为小型的数字量的测控单元

一.时钟电路设计

时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。

1.内部时钟方式

AT89S52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，构成一个稳定的自激振荡器，如图是AT89S52内部时钟方式的电路。

C1和C2的典型值通常选择为30pF。电容大小会影响振荡器频率高低振荡器的稳定性和起振的快速性。晶振频率范围通常是1.2~12MHz，串口通信时，为了得到准确的波特率，多采用11.0592M晶体。晶体频率越高，单片机速度就越快
常选6MHz或12MHz的石英晶体。随着集成电路制造工艺技术的发展单片机的时钟频率也在逐步提高，已达33MHz。

2.外部时钟方式

用现成的外部振荡器产生脉冲信号，常用于多片AT89S52同时工作，以便于多片AT89S52单片机之间的同步，一般为低于12MHz的方波。外部时钟源直接接到XTAL1端，XTAL2端悬空，见图：

3.时钟信号的输出

当使用片内振荡器，XTAL1、XTAL2引脚还能为应用系统中的其他芯片提供时钟，但需增加驱动能力。引出的方式有两种，如图所示。

二.机器周期，指令周期与指令时序

各种指令时序与时钟周期相关。

1.时钟周期

时钟控制信号的基本时间单位。若晶振频率为 $f_{osc}$ ,则时钟周期 $T_{osc}$ =1/ $f_{osc}$ 如 $f_{osc}$ =6MHZ， $T_{osc}$ =166.7ns

2.机器周期

CPU完成一个基本操作所需时间为机器周期。执行一条指令分为几个机器周期。每个机器周期完成一个基本操作，如取指令、读或写数据等。每12个时钟周期为1个机器周期（机器周期=12* $T_{osc}$ ）

1个机器周期包括12个时钟周期，分6个状态: S1~S6。每个状态又分两拍: P1和P2。因此，一个机器周期中的12个时钟周期表示为S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、··、S6P2，如图所示。

3.指令周期

执行一条指令所需的时间。简单的单字节指令，取出指令立即执行，只需一个机器周期的时间。而有些复杂的指令，如转移、乘、除指令则需两个或多个机器周期
从指令执行时间看:
•单字节和双字节指令一般为单机器周期和双机器周期；

•三字节指令都是双机器周期；

•乘、除指令占用4个机器周期；

三.复位操作和复位电路

单片机的初始化操作，给复位脚RST加上大于2个机器周期(即24个时钟振荡周期)的高电平就使AT89S52复位。

1.复位操作

复位时，PC初始化为0000H，程序从0000H单元开始执行。除系统的正常初始化外，当程序出错(如程序跑飞) 或操作错误使系统处于死锁状态时，需按复位键使RST脚为高电平，使AT89S52摆脱“跑飞”或“死锁”状态而重新启动程序。

复位操作还对其他一些寄存器有影响，这些寄存器复位时的状态如图：

由表可看出，复位时，SP=07H ，而P0~P3引脚均为高电平
在某些控制应用中，要注意考虑PO~P3引脚的高电平对接在这些引脚上的外部电路的影响
例如，当P1口某个引脚外接一个继电器绕组，当复位时，该引脚为高电平继电器绕组就会有电流通过，就会吸合继电器开关，使开关接通，可能会引起意想不到的后果。

2 复位电路设计

AT89S52单片机的复位是由外部的复位电路实现的。复位电路应兼有上电复位（一开机就复位）和人工按键复位两种功能。典型的复位电路如图：

注：信号一定要>2个机器周期，要想做到这一点，就要使复位的时间长一点，上电复位（电容的充放电速率缓慢），人工按键复位（按下按键的时候停留一会儿，保证>2个机器周期）

当时钟频率选用6MHz时，电容C的参考取值为22uF，两个电阻Rs和Rk的参考阻值分别为220 $\Omega$ 和1k $\Omega$

四.低功耗节电模式

两种低功耗节电工作模式:空闲模式(idle mode)和掉电保持模式(power down mode)

空闲模式：表示使CPU停止工作，单片机的中断，串行口定时/计时器继续工作。

掉电模式：使外部时钟停止工作，没有外部时钟信号，内部的部件都不会进行工作。

掉电保持模式下，Vcc可由后备电源供电。图中为两种节电模式的内部控制电路。

两种节电模式可通过PCON的位IDL和位PD的设置来实现。格式如图所示。

PCON寄存器各位定义:

SMOD:串行通信波特率选择。

一:保留位。

GF1、GF0:通用标志位，两个标志位用户使用。

PD：掉电保持模式控制位，PD=1，则进入掉电保持模式

IDL:空闲模式控制位，若IDL=1，则进入空闲运行模式

恢复方式：

空闲模式恢复：1.中断信号使IDL=0 2.硬件复位使IDL=0

掉电模式恢复：1.外部中断信号使PD=0 2.硬件复位使PD=0

注：如果是硬件复位，那么之前运行的程序，需要重新开始，如果是中断信号，那么只需要从中断程序继续开始

一.时钟电路设计

1.内部时钟方式

2.外部时钟方式

3.时钟信号的输出

二.机器周期，指令周期与指令时序

1.时钟周期

2.机器周期

3.指令周期

三.复位操作和复位电路

1.复位操作

2 复位电路设计

四.低功耗节电模式

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