51單片機時序及延時分析

接下來我們分別對幾個典型的指令時序加以說明。

·單字節單周期指令：

單字節單周期指令只進行一次讀指令操作，當第二個ALE信號有效時，PC并不加1，那么讀出的還是原指令，屬于一次無效的讀操作。

·雙字節單周期指令：

這類指令兩次的ALE信號都是有效的，只是第一個ALE信號有效時讀的是操作碼，第二個ALE信號有效時讀的是操作數。

·單字節雙周期指令：

兩個機器周期需進行四讀指令操作，但只有一次讀操作是有效的，后三次的讀操作均為無效操作。

單字節雙周期指令有一種特殊的情況，象MOVX這類指令，執行這類指令時，先在ROM中讀取指令，然后對外部數據存儲器進行讀或寫操作，頭一個機器周期的第一次讀指令的操作碼為有效，而第二次讀指令操作則為無效的。在第二個指令周期時，則訪問外部數據存儲器，這時，ALE信號對其操作無影響，即不會再有讀指令操作動作。

上頁的時序圖中，我們只描述了指令的讀取狀態，而沒有畫出指令執行時序，因為每條指令都包含了具體的操作數，而操作數類型種類繁多，這里不便列出，有興趣的讀者可參閱有關書籍。

·外部程序存儲器(ROM)讀時序

右圖8051外部程序存儲器讀時序圖，從圖中可看出，P0口提供低8位地址，P2口提供高8位地址，S2結束前，P0口上的低8位地址是有效的，之后出現在P0口上的就不再是低8位的地址信號，而是指令數據信號，當然地址信號與指令數據信號之間有一段緩沖的過度時間，這就要求，在S2其間必須把低8位的地址信號鎖存起來，這時是用ALE選通脈沖去控制鎖存器把低8位地址予以鎖存，而P2口只輸出地址信號，而沒有指令數據信號，整個機器周期地址信號都是有效的，因而無需鎖存這一地址信號。

從外部程序存儲器讀取指令，必須有兩個信號進行控制，除了上述的ALE信號，還有一個PSEN(外部ROM讀選通脈沖)，上圖顯然可看出，PSEN從S3P1開始有效，直到將地址信號送出和外部程序存儲器的數據讀入CPU后方才失效。而又從S4P2開始執行第二個讀指令操作。

·外部數據存儲器(RAM)讀時序

右圖8051外部數據存儲器讀寫時序圖，從ROM中讀取的需執行的指令，而CPU對外部數據存儲的訪問是對RAM進行數據的讀或寫操作，屬于指令的執行周期，值得一提的是，讀或寫是兩個不同的機器周期，但他們的時序卻是相似的，我們只對RAM的讀時序進行分析。

上一個機器周期是取指階段，是從ROM中讀取指令數據，接著的下個周期才開始讀取外部數據存儲器RAM中的內容。

在S4結束后，先把需讀取RAM中的地址放到總線上，包括P0口上的低8位地址A0-A7和P2口上的高8位地址A8-A15。當RD選通脈沖有效時，將RAM的數據通過P0數據總線讀進CPU。第二個機器周期的ALE信號仍然出現，進行一次外部ROM的讀操作，但是這一次的讀操作屬于無效操作。

對外部RAM進行寫操作時，CPU輸出的則是WR(寫選通信號)，將數據通過P0數據總線寫入外部存儲中。