5.1 振荡器、时钟电路和CPU时序

P89V51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，芯片引脚XTAL1和XTAL2分别与该放大器的输入端和输出端相连。这个放大器与作为反馈元件的外接晶体或陶瓷谐振器一起构成振荡器，为单片机提供最基本的时钟信号。该时钟信号的频率称为振荡频率，或时钟频率，或晶振频率。振荡频率的倒数称为振荡周期。

如图 5-1（a）所示为P89V51外接晶体或陶瓷谐振器时的电路。图中晶体或陶瓷谐振器的频率必须符合单片机数据手册的规定，C1和C2的大小一般在 15～ 47pF之间。

如果采用外部时钟时，对于HMOS型单片机，外部振荡器的信号接XTAL2，即内部时钟发生器的输入端，而XTAL1端应该接地，如图 5-1（b）所示（采用TTL电平的时钟信号时应该加上拉电阻，对于MOS电平的信号可以不加上拉电阻）。

对于CHMOS型的单片机有所不同：一是CHMOS型的单片机内部的时钟信号取自反相放大器的输入端，而不像HMOS型的单片机那样取自反相放大器的输出端；二是CHMOS型的单片机的内部振荡器受软件控制，当对电源控制寄存器PCON的PD位置 1时，可以停止振荡器工作，系统进入低功耗工作状态。所以，在接外部时钟信号时，如图 5-1（c）所示，不连接（Not Connect，NC）表示XTAL2端悬空，不与任何电路连接。

外接时钟信号是通过单片机内部一个 2分频的触发器分频后成为内部时钟信号，所以对外接时钟信号的占空比没有什么要求，但对最短的高电平持续时间和低电平持续时间有要求：＞20ns。

由于P89V51单片机系统中时钟电路的工作频率最高，为了避免高频振荡电路对其他电路或受其他电路的影响，晶振和电容等元件应该尽可能靠近单片机的XTAL1和XTAL2引脚安装。

P89V51的每个机器周期包括 6个状态周期（用字母S表示），每个状态周期划分为两个节拍，分别对应着两个节拍时钟的有效期间。因此，一个机器周期有 12个振荡器周期，分别表示为S1P1、S1P2、S2P1、…、S6P2，如图 5-2所示。