关于单片机的时钟及复位电路的问题

只看该作者 · 2013-1-15 15:06

看书上都说单片机必备电源，时钟以及复位三个基本条件，。那我就想问如下问题，请各位帮忙解惑：

1：为什么需要时钟电路，它有什么作用，在单片机内它的作用又是如何实现的呢？

2：为什么需要复位电路，它有什么作用，在单片机内它的作用又是如何实现的呢？

3万 · 2013-1-15 15:21

在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间。

单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。

只看该作者 · 2013-1-15 15:39

dirtwillfly 发表于 2013-1-15 15:21
在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和 ...

多谢斑竹的解答，不过我仍然不明白的是：
晶振频率的大小为什么会决定了单片机系统工作的快慢呢，也就是为什么单片机的快慢会由晶振频率来决定呢，这个是如何实现的呢？它又是如何成为系统的标准定时时钟的呢？

为什么RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，CPU就可以响应并将系统复位呢？

只看该作者 · 2013-1-15 16:24

StanWu 发表于 2013-1-15 15:39
多谢斑竹的解答，不过我仍然不明白的是：
晶振频率的大小为什么会决定了单片机系统工作的快慢呢，也就是 ...

单片机要执行指令，比如一条指令用一个时钟周期，晶振就是时钟源

3万 · 2013-1-15 16:58

dirtwillfly 发表于 2013-1-15 15:21
在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和 ...

这个问题比较复杂。估计得从硬件上才能研究明白。你可以研究在FPGA的软核，应该就能弄明白怎么实现的。:L

复位系统也是这样的，有些单片机就是低电平复位，和内部硬件电路有关系。

只看该作者 · 2013-1-15 17:35

原因它们都时序逻辑电路，打接起来的。如果你要问什么是时序电路，哪么就看数字电子基础。

1万 · 2013-1-15 19:58

时钟就是你的心跳，复位就是你生下来不哭，护士姐姐揍你屁股，把你打到“初始状态”:P

1万 · 2013-1-15 22:35

LS的比喻生动啊!

只看该作者 · 2013-1-15 22:51

跟表差不多，秒针一圈60秒，分针走一个。可能有很多的分针，有的10秒动一下，有的20秒动一下，

只看该作者 · 2013-1-16 12:19

路过学习！

只看该作者 · 2013-1-16 12:26

把晶振看着人的心脏，即可。

只看该作者 · 2013-1-16 12:33

学习了啊

1万 · 2013-1-16 14:02

NE5532 发表于 2013-1-15 19:58
时钟就是你的心跳，复位就是你生下来不哭，护士姐姐揍你屁股，把你打到“初始状态” ...

这个比喻不错。

一顿狂K把你打回婴儿期

只看该作者 · 2013-1-16 15:01

NE5532 发表于 2013-1-15 19:58
时钟就是你的心跳，复位就是你生下来不哭，护士姐姐揍你屁股，把你打到“初始状态” ...

我上午有回过帖子的，可不知道怎么消失了，现在我重新请教一下：

时钟是如何成为“心跳”的，这个功能是如何实现的呢？

复位又是如何“打到初始状态”的，是什么原理呢？

请通俗的讲讲。

只看该作者 · 2013-1-16 15:26

数字电路是触发器驱动的。要深入了解这个问题，需要重温数字电路基础。
时钟信号是提供触发信号的，每一个时钟脉冲的上下边沿都能将数字电路的状态刷新一次。如果单片机在运行时，突然时钟停止了，则单片机里的所有状态都停在此处，但时钟恢复时，单片机又能接着运行。（这只是理论上。现实因为时钟启动和停止都不是瞬间的，而且有的有保护性复位，因而会有不同，时钟丢失后或许会直接复位重来。）
给触发器一个脉冲，它就会翻转状态。大多数时序逻辑器件都是基于触发器工作的。而一个完整的如单片机一样的复杂的数字逻辑系统，每一个触发器翻转也关系到很多其他状态的翻转。于是，说时钟是单片机的心脏就很形象。因为，时钟的一个接一个的脉冲信号，才能促使单片机改变状态。
如果脉冲的频率很高，则说明此信号来的很快，因而单片机状态改变的也就更快。因而可以说单片机的运行速度很快。
单片机的频率受制造工艺决定，有限的工艺水平、过高的频率会使信号传递过程中错误的几率增大，直到错乱，于是就不可能正常的运行。同时，高频率的功耗会更高。这是因为数字电路通常在稳态时功耗较低，而翻转时会较大功耗。假设单片机频率为1HZ，那它工作时，每秒才翻转一次。而100HZ，每秒就要翻转100次，显然功耗会增加n多~

数字电路一接通电源时，很多状态是随机的，于是会需要复位电路。除了单片机有复位，有的液晶模块也有，SPI FLASH芯片也有。它们具体执行的方式未必一样，但功能都是一样的，就是让电路(或说芯片、模块)的状态清除，设置为起始状态。比如把控制寄存器的值设置为默认值，把内存中的乱七八糟的数据都清空。目的是让数字电路处于一个已知的，可控的状态。
打个比方：你想去开电脑(假设没有外在信息表明电脑是开机中还是关机中)，但是你都不知道电脑是不是已经开了还是没开(状态未知)，如果此时你按开关，也许是关机也许是开机。但如果你把电脑电源线一拔(复位到初始状态)，你就能确定电脑的状态是关机的。就如经过复位后的数字电路。而此时你去按电脑开关，那肯定是开机。
具体到单片机的复位，在数字电路级别的分析就算了，从编程的角度看，复位就是强制单片机立即从复位向量处开始执行代码。几乎所有的CPU中，复位都是不可屏蔽的中断。触发复位就无条件使程序从复位处理入口开始执行。通常也是整个程序的入口位置。

1万 · 2013-1-16 16:01

嗯学习中……

1万 · 2013-1-16 19:15

你可以理解为单片机是照着曲谱（程序）唱歌，时钟就是拍子，没有拍子就没有歌了。至于打回初始状态是因为不知道你唱到哪里了，只有从头开始才能保证不走调。

只看该作者 · 2013-1-18 08:53

学习了

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