四川工程职业技术学院
单片机应用技术课程电子教案
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第 讲 5
8051及 P89V51RD2单片机的时钟、
时序和复位
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本讲主要内容
5-1,标准 80C51的时钟电路、时间单位与时序
5-2,P89V51RD2单片机的时钟电路、时间单位与时序
5-3,P89V51RD2单片机的复位与复位电路
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5-1.标准 80C51的时钟电路、时间单位与时序
? 时钟电路
—— 用于产生供单片机各部分同步工作的时钟信号
方法 1：用石英晶体振荡器 方法 2：从外部输入时钟信号 （ 80C51）
8 0 C 5 1
振 荡 器
C 1
C 2
C Y S
8 0 C 5 1
悬 空
外 部
时 钟
信 号
X T A L 1
X T A L 2
X T A L 2
X T A L 1
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? 单片机内部的时间单位
5-1.标准 80C51的时钟电路、时间单位与时序
S1 S2 S3 S4 S5 S6
机器周期 T CY
分
频
器
振荡器
晶振周期
时钟周期（ S状态）
80C51
P1
P2
ALE信号
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? 单片机内部的时间单位
?振荡频率 fosc = 石英晶体频率或外部输入时钟频率
振荡周期 = 振荡频率的倒数
?机器周期
机器周期是单片机应用中衡量时间长短的最主要的单位
在多数 51系列单片机中,
?指令周期 —— 执行一条指令所需要的时间
单位：机器周期
51单片机中：单周期指令、双周期指令、四周期指令
5-1.标准 80C51的时钟电路、时间单位与时序
1机器周期 = 12× 1/ fosc
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? 单片机内部的时间单位
课堂练习,
如果某单片机的振荡频率 fosc=12MHz，则,
振荡周期 = S= mS= uS；
机器周期 = uS；
已知乘法指令,MUL AB”是一条 4周期指令，则执行这条指令需要
uS；
加法指令, ADD A,#01H”是单周期指令，那么 1S内该单片机可以
进
行 次加法运算。
5-1.标准 80C51的时钟电路、时间单位与时序
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? 单片机内部的时序
单片机执行各种操作时,CPU都是严格按照规定的时间顺序完成相
关的工作，这种时间上的先后顺序成为 时序 。
?单周期指令的操作时序
5-1.标准 80C51的时钟电路、时间单位与时序
S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6
1 个 机 器 周 期
P 1
P 2
A L E
读 操 作 码 空 读
S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6
1 个 机 器 周 期
P 1
P 2
A L E
读 操 作 码 读 第 二 字 节
单字节指令 双字节指令
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5-1.标准 80C51的时钟电路、时间单位与时序
?单片机内部的时序
?双周期指令的操作时序
S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6
第 1 机 器 周 期
P 1
P 2
A L E
读 操 作 码
空 读 3 次
S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6
第 2 机 器 周 期
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5-2.P89V51RD2单片机 的时钟电路、时间单位与时序
?时钟电路
?时钟电路参数,
频率范围,0～ 40MHz
C1,C2,20～ 30pF
80C51
振荡器
C1
C2
CYS
XTAL2
XTAL1
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5-2.P89V51RD2单片机 的时钟电路、时间单位与时序
? P89V51RD2的两种时钟模式
? X1模式
? X2模式
器件含有一个时钟加倍选项，可以加速器件的运行速度。此时,
? 时钟加倍模式只可于加倍内部系统时钟和内部 flash存储器（即 EA=1）。在
访问外部存储器和外围器件时要特别小心，还要注意晶振的输出（ XTAL2）
是不能加倍的。
? 时钟加倍模式可通过外部编程器或 IAP来实现。当该模式被选择时,FST寄存
器的 EDC位用来指示 6时钟模式。
1机器周期 = 12× 1/ fosc
1机器周期 = 6× 1/ fosc
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5-2.P89V51RD2单片机 的时钟电路、时间单位与时序
? P89V51RD2的两种时钟模式 —— X2模式
? 时钟加倍模式可通过外部编程器或 IAP来实现。当该模式被选择时，
FST寄存器的 EDC位用来指示 6时钟模式。
FST－ Flash状态寄存器的位分配（地址,B6H）
不可位寻址；复位值,xxxxx0xxB
位序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
位名称 - SB - - EDC - - -
保密位 使能加倍时钟
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5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? 复位的概念
复位,将单片机系统置成特定 初始状态 的操作。复位后程序从头
（ 0000H）开始重新执行。
? 何时复位
? 刚通电时 —— 上电复位，进入初始状态
? 重新启动时 —— 回到初始状态、重新开始
? 程序故障时 —— 回到初始状态、重新开始
复位是什么？ 一般在什么时候需要进行复位？
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5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? 复位后单片机的特点
寄存器 初始状态值 寄存器 初始状态值
PC 0000H TMOD 00H
ACC 00H TCON 00H
B 00H TH0 00H
PSW 00H TL0 00H
SP 07H TH1 00H
DPTR 0000H TL1 00H
P0,P1
P2,P3 0FFH SCON 00H
IP XXX00000B PCON 0XX00000B
IEN0 0XX00000B SBUF 不定
复位后单片机是
什么样的呢？
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5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? 复位的方法
在 RST引脚上加一个持续 两个机器周期以上 的高电平脉冲，就可以
使单片机被复位。
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5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? 复位电路
? 上电复位
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5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? 复位电路
? 手动复位
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5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? 复位电路
? 采用专用的复位芯片 MAX810复位
4
V D D
VSS
R E S E T
38
16
P 8 9V 5 1 RD 2
3
1
2
V CC
G N D
R E S E T
M A X 8 1 0
V CC
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5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? 复位电路 —— 复位芯片 MAX810
? MAX810是一种单一功能的微处理器复位芯片，用于监控微控制器和
其他逻辑系统的电源电压。它可以在上电、掉电和节电情况下向微
控制器提供复位信号。当电源电压低于预设的门槛电压时，器件会
发出复位信号，直到在一段时间内电源电压又恢复到高于门槛电压
为止。
? 特性参数,
? 监控 5.0V,3.3V,3V电源；
? 典型值 17μA 的低电源电流 ；
? 高电平有效的 RESET输出；
? 抗电源的瞬态干扰；
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5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? 复位电路 —— 复位芯片 MAX810
? 特性参数（续）
? 复位延时时间最小为 140ms；
? 低至 1.1V电源时仍能产生有效的复位信号；
? 小型的三管脚 SOT-23封装；
? 无需外部配件；
? 适用于 -40℃ ～ +105℃ 的温度范围。
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5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? P89V51RD2单片机的软件复位
通过将 FCF.1（ SWR） 从 ‘ 0’变为 ‘ 1’来实现软件复位 。 软件复位
后, 程序计数器指向 0000H地址 。 所有 SFR寄存器都被设置成各自的复
位值, 但 FCF.1（ SWR）, WDTC.2（ WDTS） 和 RAM数据将保持不变 。
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5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? P89V51RD2单片机的掉电检测复位
P89V51RD2单片机内部含有掉电检测电路, 可保护系统免受电源
电压 VDD大纹波的影响 。
? 当 VDD<Vth（阈值电压）时，掉电检测器将触发电路产生一个掉电中断，但
CPU仍然继续运行，直至电压返回到掉电检测电压 VBOD。掉电检测的默认操
作是产生一次处理器复位。
? 在掉电检测电路响应前,VDD必须保持至少 4个振荡器周期的低于 VBOD的状
态。
? 若已使能掉电中断，如果 EBO位置位并且检测到掉电条件，则产生掉电中断，
程序从 004BH单元开始执行。 EBO位必须在进入中断服务程序后通过软件清
零。掉电条件有效时清除 EBO位将使器件正确复位。
? 若掉电中断未被使能，掉电条件将复位程序，使程序恢复到从 0000H单元开
始执行。
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第 讲 5
8051及 P89V51RD2单片机的时钟、
时序和复位
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本讲主要内容
5-1,标准 80C51的时钟电路、时间单位与时序
5-2,P89V51RD2单片机的时钟电路、时间单位与时序
5-3,P89V51RD2单片机的复位与复位电路
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 3 SiChuan Engineering Technical College-1959
5-1.标准 80C51的时钟电路、时间单位与时序
? 时钟电路
—— 用于产生供单片机各部分同步工作的时钟信号
方法 1：用石英晶体振荡器 方法 2：从外部输入时钟信号 （ 80C51）
8 0 C 5 1
振 荡 器
C 1
C 2
C Y S
8 0 C 5 1
悬 空
外 部
时 钟
信 号
X T A L 1
X T A L 2
X T A L 2
X T A L 1
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? 单片机内部的时间单位
5-1.标准 80C51的时钟电路、时间单位与时序
S1 S2 S3 S4 S5 S6
机器周期 T CY
分
频
器
振荡器
晶振周期
时钟周期（ S状态）
80C51
P1
P2
ALE信号
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 5 SiChuan Engineering Technical College-1959
? 单片机内部的时间单位
?振荡频率 fosc = 石英晶体频率或外部输入时钟频率
振荡周期 = 振荡频率的倒数
?机器周期
机器周期是单片机应用中衡量时间长短的最主要的单位
在多数 51系列单片机中,
?指令周期 —— 执行一条指令所需要的时间
单位：机器周期
51单片机中：单周期指令、双周期指令、四周期指令
5-1.标准 80C51的时钟电路、时间单位与时序
1机器周期 = 12× 1/ fosc
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? 单片机内部的时间单位
课堂练习,
如果某单片机的振荡频率 fosc=12MHz，则,
振荡周期 = S= mS= uS；
机器周期 = uS；
已知乘法指令,MUL AB”是一条 4周期指令，则执行这条指令需要
uS；
加法指令, ADD A,#01H”是单周期指令，那么 1S内该单片机可以
进
行 次加法运算。
5-1.标准 80C51的时钟电路、时间单位与时序
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 7 SiChuan Engineering Technical College-1959
? 单片机内部的时序
单片机执行各种操作时,CPU都是严格按照规定的时间顺序完成相
关的工作，这种时间上的先后顺序成为 时序 。
?单周期指令的操作时序
5-1.标准 80C51的时钟电路、时间单位与时序
S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6
1 个 机 器 周 期
P 1
P 2
A L E
读 操 作 码 空 读
S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6
1 个 机 器 周 期
P 1
P 2
A L E
读 操 作 码 读 第 二 字 节
单字节指令 双字节指令
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 8 SiChuan Engineering Technical College-1959
5-1.标准 80C51的时钟电路、时间单位与时序
?单片机内部的时序
?双周期指令的操作时序
S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6
第 1 机 器 周 期
P 1
P 2
A L E
读 操 作 码
空 读 3 次
S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6
第 2 机 器 周 期
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5-2.P89V51RD2单片机 的时钟电路、时间单位与时序
?时钟电路
?时钟电路参数,
频率范围,0～ 40MHz
C1,C2,20～ 30pF
80C51
振荡器
C1
C2
CYS
XTAL2
XTAL1
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5-2.P89V51RD2单片机 的时钟电路、时间单位与时序
? P89V51RD2的两种时钟模式
? X1模式
? X2模式
器件含有一个时钟加倍选项，可以加速器件的运行速度。此时,
? 时钟加倍模式只可于加倍内部系统时钟和内部 flash存储器（即 EA=1）。在
访问外部存储器和外围器件时要特别小心，还要注意晶振的输出（ XTAL2）
是不能加倍的。
? 时钟加倍模式可通过外部编程器或 IAP来实现。当该模式被选择时,FST寄存
器的 EDC位用来指示 6时钟模式。
1机器周期 = 12× 1/ fosc
1机器周期 = 6× 1/ fosc
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5-2.P89V51RD2单片机 的时钟电路、时间单位与时序
? P89V51RD2的两种时钟模式 —— X2模式
? 时钟加倍模式可通过外部编程器或 IAP来实现。当该模式被选择时，
FST寄存器的 EDC位用来指示 6时钟模式。
FST－ Flash状态寄存器的位分配（地址,B6H）
不可位寻址；复位值,xxxxx0xxB
位序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
位名称 - SB - - EDC - - -
保密位 使能加倍时钟
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5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? 复位的概念
复位,将单片机系统置成特定 初始状态 的操作。复位后程序从头
（ 0000H）开始重新执行。
? 何时复位
? 刚通电时 —— 上电复位，进入初始状态
? 重新启动时 —— 回到初始状态、重新开始
? 程序故障时 —— 回到初始状态、重新开始
复位是什么？ 一般在什么时候需要进行复位？
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 13 SiChuan Engineering Technical College-1959
5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? 复位后单片机的特点
寄存器 初始状态值 寄存器 初始状态值
PC 0000H TMOD 00H
ACC 00H TCON 00H
B 00H TH0 00H
PSW 00H TL0 00H
SP 07H TH1 00H
DPTR 0000H TL1 00H
P0,P1
P2,P3 0FFH SCON 00H
IP XXX00000B PCON 0XX00000B
IEN0 0XX00000B SBUF 不定
复位后单片机是
什么样的呢？
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 14 SiChuan Engineering Technical College-1959
5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? 复位的方法
在 RST引脚上加一个持续 两个机器周期以上 的高电平脉冲，就可以
使单片机被复位。
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5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? 复位电路
? 上电复位
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 16 SiChuan Engineering Technical College-1959
5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? 复位电路
? 手动复位
Copyright ? Http:// mcu.scetc.net 17 SiChuan Engineering Technical College-1959
5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? 复位电路
? 采用专用的复位芯片 MAX810复位
4
V D D
VSS
R E S E T
38
16
P 8 9V 5 1 RD 2
3
1
2
V CC
G N D
R E S E T
M A X 8 1 0
V CC
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5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? 复位电路 —— 复位芯片 MAX810
? MAX810是一种单一功能的微处理器复位芯片，用于监控微控制器和
其他逻辑系统的电源电压。它可以在上电、掉电和节电情况下向微
控制器提供复位信号。当电源电压低于预设的门槛电压时，器件会
发出复位信号，直到在一段时间内电源电压又恢复到高于门槛电压
为止。
? 特性参数,
? 监控 5.0V,3.3V,3V电源；
? 典型值 17μA 的低电源电流 ；
? 高电平有效的 RESET输出；
? 抗电源的瞬态干扰；
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5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? 复位电路 —— 复位芯片 MAX810
? 特性参数（续）
? 复位延时时间最小为 140ms；
? 低至 1.1V电源时仍能产生有效的复位信号；
? 小型的三管脚 SOT-23封装；
? 无需外部配件；
? 适用于 -40℃ ～ +105℃ 的温度范围。
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5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? P89V51RD2单片机的软件复位
通过将 FCF.1（ SWR） 从 ‘ 0’变为 ‘ 1’来实现软件复位 。 软件复位
后, 程序计数器指向 0000H地址 。 所有 SFR寄存器都被设置成各自的复
位值, 但 FCF.1（ SWR）, WDTC.2（ WDTS） 和 RAM数据将保持不变 。
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5-3.P89V51RD2单片机 的复位与复位电路
? P89V51RD2单片机的掉电检测复位
P89V51RD2单片机内部含有掉电检测电路, 可保护系统免受电源
电压 VDD大纹波的影响 。
? 当 VDD<Vth（阈值电压）时，掉电检测器将触发电路产生一个掉电中断，但
CPU仍然继续运行，直至电压返回到掉电检测电压 VBOD。掉电检测的默认操
作是产生一次处理器复位。
? 在掉电检测电路响应前,VDD必须保持至少 4个振荡器周期的低于 VBOD的状
态。
? 若已使能掉电中断，如果 EBO位置位并且检测到掉电条件，则产生掉电中断，
程序从 004BH单元开始执行。 EBO位必须在进入中断服务程序后通过软件清
零。掉电条件有效时清除 EBO位将使器件正确复位。
? 若掉电中断未被使能，掉电条件将复位程序，使程序恢复到从 0000H单元开
始执行。
