单片机的时钟、时序及复位

80C51单片机上电复位和复位延时的时序分析80C51单片机的上电复位POR（Power On Reset）实质上就是上电延时复位，也就是在上电延时期间把单片机锁定在复位状态上.为什么在每次单片机接通电源时，都需要加入一定的延迟时间呢？分析如下.1 上电复位时序在单片机及其应用电路每次上电的过程中，由于电源回路中通常存在一些容量大小不等的滤波电容，使得单片机芯片在其电源引脚VCC和VSS之间所感受到的电源电压值VDD，是从低到高逐渐上升的.该过程所持续的时间一般为1～100 ms（记作taddrise）.上电延时taddrise的定义是电源电压从10% VDD上升到90% VDD所需的时间，如图1所示.图1 上电延时taddrise和起振延时tosc实测结果在单片机电源电压上升到适合内部振荡电路运行的范围并且稳定下来之后，时钟振荡器开始了启动过程（具体包括偏置、起振、锁定和稳定几个过程）.该过程所持续的时间一般为1～50 ms（记作tosc）.起振延时tosc的定义是时钟振荡器输出信号的高电平达到Vih1所需的时间.从图1所示的实际测量图中也可以看得很清楚.这里的Vih1是单片机电气特性中的一个普通参数，代表XTAL1和RST引脚上的输入逻辑高电平.例如，对于常见的单片机型号AT89C51和AT89S51，厂家给出的Vih1值为0.7VDD～VDD+0.5 V.从理论上讲，单片机每次上电复位所需的最短延时应该不小于treset.这里，treset等于上电延时taddrise与起振延时tosc之和，如图1所示.从实际上讲，延迟一个treset往往还不够，不能够保障单片机有一个良好的工作开端.在单片机每次初始加电时，首先投入工作的功能部件是复位电路.复位电路把单片机锁定在复位状态上并且维持一个延时（记作TRST），以便给予电源电压从上升到稳定的一个等待时间；在电源电压稳定之后，再插入一个延时，给予时钟振荡器从起振到稳定的一个等待时间；在单片机开始进入运行状态之前，还要至少推迟2个机器周期的延时，如图2所示.图2 复位信号释放的时机2 上电复位电路3款上述一系列的延时，都是利用在单片机RST引脚上外接一个RC支路的充电时间而形成的.典型复位电路如图3（a）所示，其中的阻容值是原始手册中提供的.在经历了一系列延时之后，单片机才开始按照时钟源的工作频率，进入到正常的程序运行状态.从图2所示的实测曲线中可以同时看到4条曲线：VDD、Vrst、XTAL2和ALE.在电源电压以及振荡器输出信号稳定之后，又等待了一段较长的延时才释放RST信号，使得CPU脱离复位锁定状态；而RST信号一旦被释放，立刻在ALE引脚上就可检测到持续的脉冲信号.图3 上电复位延时电路由于标准80C51的复位逻辑相对简单，复位源只有RST一个（相对新型单片机来说，复位源比较单一），因此各种原因所导致的复位活动以及复位状态的进入，都要依靠在外接引脚RST上施加一定时间宽度的高电平信号来实现.标准80C51不仅复位源比较单一，而且还没有设计内部上电复位的延时功能，因此必须借助于外接阻容支路来增加延时环节，如图3(a)所示.其实，外接电阻R还是可以省略的，理由是一些CMOS单片机芯片内部存在一个现成的下拉电阻Rrst.例如，AT89系列的Rrst 阻值约为50～200 kΩ；P89V51Rx2系列的Rrst阻值约为40～225 kΩ，如图4所示.因此，在图3(a)基础上，上电复位延时电路还可以精简为图3(b)所示的简化电路（其中电容C的容量也相应减小了）.图4 复位引脚RST内部电路在每次单片机断电之后，须使延时电容C上的电荷立刻放掉，以便为随后可能在很短的时间内再次加电作好准备.否则，在断电后C还没有充分放电的情况下，如果很快又加电，那么RC支路就失去了它应有的延迟功能.因此，在图3(a)的基础上添加一个放电二极管D，上电复位延时电路就变成了如图3(c)所示的改进电路.也就是说，只有RC支路的充电过程对电路是有用的，放电过程不仅无用，而且会带来潜在的危害.于是附加一个放电二极管D 来大力缩短放电持续时间，以便消除隐患.二极管D只有在单片机断电的瞬间（即VCC趋近于0 V，可以看作VCC对地短路）正向导通，平时一直处于反偏截止状态.3 上电复位失败的2种案例分析假如上电复位延迟时间不够或者根本没有延时过程，则单片机可能面临以下2种危险，从而导致CPU开始执行程序时没有一个良好的初始化，甚至陷入错乱状态.①在时钟振荡器输出的时钟脉冲还没有稳定，甚至还没有起振之前，就因释放RST信号的锁定状态而放纵CPU开始执行程序.这将会导致程序计数器PC中首次抓取的地址码很可能是0000H之外的随机值，进而引导CPU陷入混乱状态.参考图5所示的实测信号曲线.图5 在时钟未稳定前释放RST的情况②在电源电压还没有上升到合适范围之前（自然也是时钟尚未稳定之前），就释放RST 信号的锁定状态，将会使单片机永远感受不到复位信号、经历不到复位过程、包含PC在内的各个SFR内容没有被初始化而保留了随机值，从而导致CPU从一个随机地址开始执行程序，进而也陷入混乱状态.参考图6所示的实测信号曲线.图6 在电源和时钟均未稳定前释放RST的情况4 外接监控器MAX810x为了提高单片机应用系统的稳定性，以及保障单片机应用系统的可靠复位，许多世界著名的半导体公司，陆续推出了种类繁多、功能各异、封装微小的专用集成电路.本文仅以带有电源电压跌落复位和上电延迟复位功能的3脚芯片MAX810x为例，简单说明.MAX810x（x = L、M、J、T、S或R）是美国Maxim公司研制的一组CMOS电源监控电路，能够为低功耗微控制器MCU(或μC)、微处理器MPU(或μP)或数字系统监视3~5 V 的电源电压.在电源上电、断电和跌落期间产生脉宽不低于140 ms的复位脉冲.与采用分立元件或通用芯片构成的欠压检测电路相比，将电压检测和复位延时等功能集成到一片3引脚封装的小芯片内，大大降低了系统电路的复杂性，减少了元器件的数量，显著提高了系统可靠性和精确度.应用电路如图7所示.图7 外接带延时功能的电压检测复位电路MAX810x系列产品提供高电平复位信号，并且还能提供6种固定的检测门限(4.63 V、4.38 V、4.00 V、3.08 V、2.93 V和2.63 V).例如，MAX810M的检测门限电压就是4.38 V，回差电压约为0.16 V.对于MAX810，在电源上电、断电或跌落期间，只要VCC还高于1.1 V，就能保证RESET 引脚输出高电压.在VCC上升期间RESET维持高电平，直到电源电压升至复位门限以上.在超过此门限后，内部定时器大约再维持240 ms后释放RESET，使其返回低电平.无论何时只要电源电压降低到复位门限以下（即电源跌落），RESET引脚就会立刻变高.。

21ic关键字：单片机时序时序的由来我们已经知道单片机执行指令的过程就是顺序地从ROM程序存储器中取出指令一条的顺序执行然后进行一系列的微操作控制来完成各种指定的动作它在协调内部的各种动作时必须要有一定的顺序换句话说就是这一系列微操作控制信号在时间上要有一个严格的先后次序这种次序就是单片机的时序这就好比我们学校上课时用的电铃为了保证课堂秩序学校就必须在铃声的统一协调下安排各个课程和活动那么单片机的时序是如何规定的呢接着往下看。

扩展阅读：单片机时序分析时序的周期计算机每访问一次存储器的时间我们把它称为一个机器周期它是一个时间基准就象我们日常生活中使用的秒一样计算机中一个机器周期包括12个振荡周期什么是振荡周期一个振荡周期是多少时间振荡周期就是振荡源的周期也就是我们使用的晶振的时间周期一个12M的晶振它的时间周期是多少呢电子技术过的朋友应该不难算出T=1/f也就是微秒那么使用12M晶振的单片机它的一个机器周期就应该等于微秒也就是1S内部时钟电路：在MCS-51单片机的内部有一个高增益的反相放大器其输入端为引脚XTAL119脚输出端为XTAL218脚我们只要在外部接上两个电容和一个晶振就能构成一个稳定的自激振荡器它的内部电路的工作原理就不介绍了这里主要讲一下电容和晶振的选择看上面的图晶振的大小与单片机的振荡频率有关我们到串行接口时再详细讲解电容的大小影响着振荡器振荡的稳定性和起振的快速性通常选择10-30P的瓷片电容或校正电容另外在设计电路时晶振和电容应尽可能的靠近芯片以减少pcb板的分布电容保证振荡器工作的稳定性提高系统的抗干扰能力外部时钟电路除了内部时钟方式外单片机还可以采用引入外部时钟的振荡方式什么时候需要采用外部时钟方式呢当我们的系统由多片单片机组成时为了保证各单片机之间时钟信号的同步就应当引入唯一的公用的外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲此时应将XTAL2悬空不用外部脉冲信号由XTAL1引入如上右图所示这是大虾们的作品在此就不介绍了89C51单片机中有些指令只要一个机器周期而有些指令则需要两个或三个机器周期另外还有两条指令需要4个机器周期这也不难理解你在家擦地板的话总比擦桌子的时间要长不过我可是大男子主义很少做家务的开句玩笑如何衡量指令执行时间的长短我们就要用到一个新的概念指令周期—即执行一条指令所需的机器周期INTEL公司规定了每一条指令执行的机器周期当然这不需要我们非把它记住不过在这里DJNZ指令我们是要记住的它是双周期指令执行一次需要两个机器周期即2S12M晶振的话以后我们的实验延时的时间就应该算出来了吧是62500*2S=125000S也就是125mS这么大的数字也就0.125S怪不得LED1闪烁的这么快，这延时的使用以后会讲。

iic 复位时序
IIC 复位时序可以分为启动和停止两个阶段。

具体如下：
- 启动阶段：
- 单片机先发送该器件的7位地址码和写方向位“0”（“伪写”），发送完后释放 SDA 线并在 SCL 线上产生第9个时钟信号。

- 被选中的存储器器件在确认是自己的地址后，在 SDA 线上产生一个应答信号作为回应。

- 然后，再发一个字节的要读出器件的存储区的首地址，收到应答后，单片机要重复一次起始信号并发出器件地址和读方向位（“1”）。

- 停止阶段：
- 收到器件应答后就可以读出数据字节，每读出一个字节，单片机都要回复应答信号。

- 当最后一个字节数据读完后，单片机应返回以“非应答”（高电平），并发出终止信号以结束读出操作。

IIC 复位时序是 IIC 通信中的一个重要环节，它确保了通信的可靠性和稳定性。

在实际应用中，需要根据具体的 IIC 器件和应用场景来确定复位时序的细节。

单片机的时序在电子世界中，单片机就像是一个小巧而强大的智慧核心，掌控着各种设备的运行。

而要理解单片机如何准确无误地执行任务，关键就在于掌握它的时序。

什么是单片机的时序呢？简单来说，时序就是单片机在执行指令和操作外部设备时，各种信号在时间上的先后顺序和持续时间。

就好比我们日常生活中的流程，先做什么，后做什么，每个步骤持续多久，都有一定的规律和节奏。

为了更清晰地理解，我们先来看看单片机的内部结构。

单片机内部有中央处理器（CPU）、存储器、输入输出端口等部分。

这些部分之间的协同工作，都依赖于精确的时序控制。

当我们给单片机下达一个指令时，它并不是立刻就能执行的。

首先，指令会被存储在存储器中，然后 CPU 按照一定的节奏从存储器中读取指令，并进行解码和执行。

这个节奏就是由时钟信号来控制的。

时钟信号就像是单片机的心跳，它以固定的频率跳动，决定了单片机每一步操作的时间间隔。

比如，如果时钟频率是 10MHz，那就意味着每秒钟单片机内部会进行 1000 万次的操作。

单片机在与外部设备进行通信时，时序同样至关重要。

以常见的串口通信为例，发送和接收数据都有严格的时序要求。

发送方要按照特定的时间间隔发送数据位，接收方也要在准确的时刻进行采样，才能保证数据的正确传输。

再来说说单片机对存储器的读写操作。

无论是读取程序存储器中的指令，还是读写数据存储器中的数据，都有明确的时序规定。

比如，在读取数据时，需要先发出读信号，然后等待一定的时间，才能获取到稳定有效的数据。

单片机的时序还与指令的执行周期有关。

不同的指令可能需要不同的执行时间。

有些简单的指令可能在一个时钟周期内就能完成，而复杂的指令可能需要多个时钟周期。

在实际的应用中，如果时序出现问题，可能会导致各种错误。

比如，数据传输错误、设备无法正常工作，甚至整个系统崩溃。

为了确保时序的准确性，在设计单片机系统时，我们需要仔细考虑时钟源的选择和配置。

时钟源可以是外部晶体振荡器，也可以是内部的 RC 振荡器。

单片机时序的相关概念
单片机时序的相关概念包括以下几个方面：
1. 时钟频率：单片机的工作时钟频率决定了其内部指令和数据的处理速度，一般以赫兹（Hz）为单位表示，如8MHz、
16MHz等。

2. 时钟周期：时钟周期是指单片机内部时钟的一个完整震荡周期，它是时钟频率的倒数，表示为T，单位为秒。

时钟周期包
括一个上升沿（脉冲从低电平到高电平）和一个下降沿（脉冲从高电平到低电平）。

3. 机器周期：机器周期是指一条指令（机器指令）的执行时间，它由若干个时钟周期组成。

不同的指令由于执行的操作不同，其机器周期也不同，一般以个别时钟周期的数量表示。

4. 外设时序：单片机与外设设备进行通信时，要求时序满足一定要求，如数据的传输速率、读写操作的时序等。

外设时序的合理设计和控制是保证系统正常工作的重要因素。

5. 中断时序：中断是单片机响应外部事件的一种方式。

在中断发生时，单片机要保存当前执行的指令和相关寄存器的状态，跳转到中断服务程序执行相应的处理，处理完后再返回原程序继续执行。

中断时序涉及到中断请求、中断响应、中断服务程序的执行等过程。

单片机的复位方式单片机是一种嵌入式系统中常用的芯片，它具有微处理器、存储器和各种输入输出接口等基本功能。

在单片机的运行过程中，复位是一个非常重要的环节，它可以使单片机恢复到初始状态，以便重新开始工作。

本文将介绍单片机的三种常见复位方式：电源复位、外部复位和软件复位，并对它们的特点和应用进行详细的阐述。

一、电源复位电源复位是最常见的一种复位方式。

当单片机的电源电压下降到一定程度时，复位电路会自动将单片机复位。

电源复位的特点是简单可靠，无需外部干预，适用于大多数应用场景。

然而，电源复位的缺点是无法在单片机工作过程中手动触发，对于某些特殊应用来说可能不够灵活。

二、外部复位外部复位是通过外部信号来触发的一种复位方式。

在单片机的复位引脚上接入一个复位信号，当该信号发生变化时，单片机就会被复位。

外部复位的特点是可以手动触发，可以在单片机工作过程中进行复位操作。

这种方式适用于一些对复位时机要求较高的应用，比如故障处理和系统调试等。

三、软件复位软件复位是通过特定的指令来触发的一种复位方式。

单片机内部有一个特殊的寄存器，当该寄存器被写入特定的值时，单片机就会执行软件复位操作。

软件复位的特点是可以在程序中灵活控制复位的时机和条件，适用于一些需要动态控制复位的应用。

然而，软件复位也有一个缺点，就是需要在程序中添加特定的指令，增加了程序的复杂度和开发难度。

单片机的复位方式有电源复位、外部复位和软件复位三种。

它们各有特点和应用场景，开发者可以根据具体的需求选择合适的复位方式。

在实际应用中，通常会根据系统的要求来选择复位方式，并结合其他控制策略来实现复位功能。

无论是哪种复位方式，都需要注意复位时机和条件的设置，以确保单片机能够正常工作。

在设计单片机系统时，复位是一个非常重要的考虑因素。

恰当地选择和使用复位方式可以提高系统的可靠性和稳定性。

同时，还需要注意复位电路的设计和布局，以确保复位信号的稳定和可靠性。

在实际应用中，还可以采用多种复位方式的组合，以提高系统的可靠性和灵活性。

单片机的复位方式1. 简介单片机是一种集成了计算机的核心部件的微型电子器件。

它具有处理数据、控制外部设备和执行用户程序等功能。

在单片机工作过程中，复位是一个十分重要的概念。

复位是将单片机恢复到初始状态的过程，以确保系统正常运行。

2. 复位的作用•清除寄存器和内存中的数据，将它们初始化为默认值。

•复位控制寄存器和标志位。

•启动系统时钟和计时器。

•重置各个模块的状态。

3. 单片机的复位方式单片机可以通过多种方式进行复位，下面将介绍几种常见的复位方式。

3.1. 上电复位上电复位是最常见的复位方式之一，当单片机供电时，内部电路会自动进行复位操作。

上电复位可以确保单片机在初始状态下开始工作。

3.2. 外部复位外部复位是通过外部电路对单片机进行复位。

单片机通常会提供一个复位引脚，当复位引脚接收到低电平信号时，单片机进行复位操作。

外部复位可以在需要时手动进行，比如在系统发生故障时，可以通过按下复位按钮将单片机强制复位。

3.3. 看门狗复位看门狗复位是通过看门狗定时器来实现的。

看门狗定时器是一种特殊的计时器，用于监控系统的运行状态。

如果单片机在指定时间内没有喂狗，看门狗定时器将会触发复位操作，以确保系统的稳定性和可靠性。

3.4. 软件复位软件复位是通过程序指令来实现的。

单片机通常提供了专门的指令，用于清除寄存器、初始化内存和复位系统。

可以在需要时由程序员编写代码触发软件复位。

4. 复位优先级在单片机进行复位操作时，可能会出现多个复位信号同时存在的情况。

为了确定复位的优先级，单片机通常将复位信号进行优先级编码。

具体的优先级编码方式可能因单片机型号和厂家而有所不同。

5. 复位时序在进行复位操作时，需要遵循一定的时序要求，以确保复位操作的有效性。

具体的复位时序因单片机而异，常见的复位时序包括：•复位脉冲宽度：复位信号的宽度必须大于指定的最小复位脉冲宽度。

•稳定时间：在复位信号结束后，需要等待一段时间以确保系统稳定后再进行操作。

单片机的四种基本时序单位一、时钟周期时钟周期是单片机中最基本的时序单位，它是由晶振产生的稳定的方波信号驱动的。

在一个完整的时钟周期内，单片机的所有操作都会被执行完毕。

时钟周期包括上升沿和下降沿两个阶段，每个阶段都有相应的操作完成。

时钟周期的长短决定了单片机的工作速度，一般用Hertz（赫兹）来表示。

常见的单片机工作频率有8MHz、16MHz等。

时钟周期越短，单片机的运算速度越快，但也会增加功耗和噪声。

二、机器周期机器周期是指单片机执行一条指令所需要的时间。

每个机器周期包含若干个时钟周期，具体数量取决于单片机的架构和指令集。

不同的指令需要的机器周期数不同，一般来说，简单的指令需要较少的机器周期，而复杂的指令需要较多的机器周期。

例如，一条简单的加法指令可能只需要一个机器周期，而一条复杂的循环指令可能需要多个机器周期。

机器周期的长短决定了单片机的指令执行速度，它与时钟周期有一定的关系。

在一个机器周期内，单片机可以执行多个时钟周期的操作，因此机器周期的长短取决于时钟周期的倍数。

三、指令周期指令周期是指单片机执行一条指令所需要的时间，它由若干个机器周期组成。

在一个指令周期内，单片机完成指令的取指、执行、访存和写回等操作。

指令周期的长短取决于机器周期的数量，不同的指令可能需要不同数量的机器周期。

指令周期的长短决定了单片机的指令执行速度，它与机器周期的数量有关。

在一个指令周期内，单片机可以执行多个机器周期的操作，因此指令周期的长短取决于机器周期的数量。

四、机器指令周期机器指令周期是指单片机执行一条机器指令所需要的时间，它由若干个指令周期组成。

在一个机器指令周期内，单片机完成机器指令的取指、执行、访存和写回等操作。

机器指令周期的长短取决于指令周期的数量，不同的机器指令可能需要不同数量的指令周期。

机器指令周期的长短决定了单片机的指令执行速度，它与指令周期的数量有关。

在一个机器指令周期内，单片机可以执行多个指令周期的操作，因此机器指令周期的长短取决于指令周期的数量。