考点3 单片机最小系统《单片机原理与应用》四川省（对口招生）电子信息类 知识点讲解0

四川省（电子信息大类）对口招生《单片机原理与应用》 复习讲义 模块 2 单片机硬件结构与原理 考点三 单片机最小系统 【考纲要求】 1.熟悉单片机工作的基本时序。 2.掌握单片机的复位方式。 3.会搭建单片机最小系统电路。 【知识网络】 【知识和技能要点】 1、 单片机时钟电路与时序 1. 单片机时钟电路 时钟电路用于产生单片机工作所必需的时钟控制信号。常用的时钟电路有两种方式： 内部时钟方式和外部时钟方式，如图所示。晶振两端接 XTAL1、XTAL2（单片机的18和19引脚）；系统允许的晶振频率一般为1 MHz到24MHz，电容C1和C2取10-30 pF左右。 (a)内部时钟方式 (b)外部时钟方式 2.单片机的时序包括振荡周期、状态周期、机器周期和指令周期。 1个机器周期=6个状态周期=12个振荡周期。若晶振频率fosc=6MHz，则机器周期=2us; 若晶振频率fosc=12MHz，则机器周期=1us。晶体振荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行速度也就快。 二、单片机的复位方式 1.复位:单片机的复位引脚为第9脚，全称为RESET，可简写为RST。 2.单片机要实现一次复位操作应在RST端保持2个机器周期以上的高电平。MCS-51系列单片机的复位方式有:上电复位和按键复位两种,如图所示： （a）上电复位 （b）按键复位 3.复位后，各寄存器复位状态如下表所示： 三、单片机最小系统 单片机最小系统也称最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对MCS-51系列单片机来说，最小系统-一般应该包括单片机，晶振电路，复位电路和电源电路。 【练习题】 一、填空题 1.给RST引脚输入_____个机器周期______电平使单片机复位，此时P0=________,SP=_______。 2.若MCS-51系列单片机的晶振频率为6MHz，其复位持续时间应超过_____________。复位方式有_____________和_____________两种。 3.单片机复位后P0-P3寄存器的内容是_____________。 4.MCS-51系列单片机的1个机器周期等于___________个振荡周期，等于___________个状态周期。 5.单片机的基本电路包括：电源电路，_____________________，_____________________。 6.单片机系统复位后，(PSW)=00H，因此内部RAM寄存器区的当前寄存器是第__________组，8个寄存器的单元地址为____________________。 二、选择题 1.开机复位后，单片机4组8位工作寄存器RS1、RS0的初始值将为（ ）。 A.00 B.01 C.10 D. 11 2. 单片机中最小的时序单位是（ ）。 A.振荡周期 B.状态周期 C.机器周期 D.指令周期 3.MCS-51系列单片机的复位信号是（ ）。 A. RST B. EA C.WR D. PSEN 4.MCS-51系列单片机复位后，PC与SP的值为（ ）。 A.0000H,00H B. 0000H,07H C.0003H,07H D. 0800H,00H 5.在设计 51 单片机最小系统的复位电路时，电容一般取值在（ ）。 A. 1 - 10uF B. 10 - 100pF C. 10pF - 30pF D. 100uF - 1000uF 6.51 单片机最小系统中，时钟电路的晶振频率越高，则（ ）。 A. 系统运行速度越快 B. 系统功耗越低 C. 复位时间越长 D. I/O 口输出能力越强 7.若 51 单片机最小系统的复位电路中电容损坏（短路），可能导致（ ）。 A. 系统一直处于复位状态 B. 系统运行速度加快 C. 系统不受影响 D. 时钟电路失效 8.51 单片机最小系统中，复位引脚 RST 上的高电平持续时间至少需要（ ）个机器周期才能可靠复位。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 9.51 单片机最小系统中，电源电路一般为单片机提供（ ）电压。 A. +3V B. +5V C. +12V D. -5V 10. 以下哪个不是 51 单片机最小系统的组成部分（ ）。 A. 单片机芯片 B. 电源电路 C. 显示电路 D. 复位电路 三、判断题 1. 在 51 单片机复位电路中，复位引脚 RST 上的高电平持续时间只要大于 1 个机器周期就能保证可靠复位。（ ） 2. 51 单片机最小系统中，时钟电路的晶振频率越高，单片机的功耗越大。（ ） 3. 51 单片机最小系统中，电源电压可以任意选择，只要能给单片机供电即可。（ ） 4. 51 单片机复位电路中，按键复位电路在按键按下时，复位引脚 RST 为低电平。（ ） 5. 在 51 单片机的外部时钟源模式下，外部时钟信号可以同时连接到 XTAL1 和 XTAL2。（ ） 四、简答题 1.复位的作用是什么?复位后单片机中特殊寄存器的状态如何? 2. 什么是振荡周期、状态周期、机器周期和指令周期?它们之间的关系如何? 3.若MCS-51系列单片机的晶振频率为10MHz，试计算振荡周期、状态周期、机器周期各为多少?若有一指令为双周期指令，则指令周期为多少? 【答案】 一、填空题 1.2个，高，FFH或者0XFF，07H或者0X07 2.2us;上电复位;手动复位(6MHz 晶振下机器周期为2us，复位需持续≥2个机器周期即4us;常见复位方式为上电复位和手动复位) 3.FFH(PO-P3口复位后为高电平，寄存器内容为FFH) 4.12;6(1个机器周期=12个振荡周期=6个状态周期) 5.时钟电路;复位电路(单片机最小系统核心电路:电源、时钟、复位) 6.0;00H~07H (PSW=00H时RS1=0、RS0=0,选择第0组寄存器,地址00H~07H) 二、选择题： 1.A.00(复位后PSW=00H,RS1、RS0均为0) 2.A.振荡周期(振荡周期是最小时序单位，为晶振频率的倒数) 3.A.RST(RST引脚为复位信号输入引脚) 4.B.0000H,07H(复位后PC=0000H,SP=07H) 5.C.10-30pF 6.A.系统运行速度越快(晶振频率越高，指令执行时间越短，运行速度越快) 7.A.系统一直处于复位状态(电容短路时RST引脚持续为低电平，无法完成复位后跳转到运行状态) 8.B.2(RST高电平需持续至少2个机器周期才能可靠复位) 9.B.+5V(51单片机标准供电电压为5V) 10.C.显示电路(最小系统不包含显示电路，仅需电源、时钟、复位和单片机芯片) 三、判断题： 1. × 解析：51 单片机复位时，RST 引脚上的高电平需持续至少 2 个机器周期才能可靠复位，仅大于 1 个机器周期无法保证复位成功。 2. √ 解析：晶振频率越高，单片机内部电路翻转频率越快，动态功耗会随之增大，因此整体功耗更高。 3. × 解析：51 单片机有严格的电源电压范围（典型为 4.0V~5.5V，标准为 + 5V），电压过高会烧毁芯片，过低会导致运行不稳定，不可任意选择。 4. × 解析：按键复位电路中，按键按下时 RST 引脚会被拉为高电平，从而触发复位；松开后电容放电，RST 电平逐渐回落。 5. × 解析：外部时钟源模式下，外部时钟信号仅需接入XTAL1 引脚，XTAL2 引脚应悬空，不可同时连接两个引脚。 四、简答题 1.复位的作用及复位后特殊寄存器状态 复位作用:使单片机恢复到初始状态，停止当前操作，从程序存储器0000H地址开始执行程序，保证电或异常后稳定启动。 复位后特殊寄存器状态: PC= 0000H, SP = 07H, PSW =00H, DPTR = 0000H PO-P3口=FFH，IP、IE寄存器相关位清零，定时器/计数器控制寄存器复位 2.时序周期定义及相互关系 ·振荡周期:晶振振荡的最小时间单位，等于晶振频率的倒数(Tosc=1/fosc) ·状态周期:由2个振荡周期组成(Ts=2Tosc) ·机器周期:由6个状态周期/12个振荡周期组成(Tcy=6Ts=12Tosc) 指令周期:执行一条指令所需时间，通常为1~4个机器周期 关系:1指令周期=1~ 4机器周期；1机器周期=6状态周期=12振荡周期 3.10MHz晶振下的周期计算 已知晶振频率fosc=10MHz，则: 振荡周期:Tosc= 0.1s 状态周期:Ts=2Tosc = 0.2us 机器周期:Tcy=12Tosc=1.2ps 双周期指令周期:T指令=2Tcy=2.4us 【真题演练】 1. （24单招，分析题）单片机实验电路如图11所示，现需完成发光二极管D1点亮的功能，回答以下问题。 图11 2. (2)图11-(c)所示振荡电路中的接点C和D应分别连接到单片机的哪个引脚? (4) 图11-(d)所示复位电路中E点应连接到单片机的哪个引脚? (5)复位电路中R2和C3在系统上电时，至少要保持多少us的高电平，才能使单片机复位? 2.(25单招，分析题) (2)单片机的复位电路如题59图(B)所示，要让单片机上电时正确复位，则图中a点连接的单片机引脚是(单项选择题)(4分)（ ） A.40脚 B.30脚 C.29 脚 D.9脚 (3)单片机的振荡电路如题59图(C)所示，要是单片机能正常工作，需要让图中b点连接到单片机18脚，c点连接到单片机19脚。(判断正误)(3分)（ ） 【答案】 1.（2）XTAL1（19）；XTAL1（18） ； （4）RST（9） ； （5）2us 2.（2）D; （3）√ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $