1、第 四 講 單片機的復位,時鐘和節電模式(教材2.5-2.6節)1微機原理及應用Principle and Applications of Micro-Computers教學目的: 了解MCS-51單片機的復位和時鐘電路, 以及節電模式要求: 掌握MCS-51單片機可靠復位的方法, 時鐘電路, 了解其節電模式和控制方法難點: 復位和監控電路的設計方法內容 MCS-51單片機的時鐘電路 MCS-51單片機復位后狀態 MCS-51單片機的復位和監控電路可靠復位的要求和復位電路監控電路的設計和工作原理 MCS-51單片機的節電模式及其控制方法2022-5-43MCS-51單片機時鐘電路兩種時鐘電路第

2、一種第一種: 由片內振蕩電路和外部振蕩器組成由片內振蕩電路和外部振蕩器組成第二種第二種: 外部獨立時鐘電路外部獨立時鐘電路VccRfXTAL1時鐘信號輸出時鐘信號輸出PDXTAL2晶體或晶體或陶瓷陶瓷諧振器諧振器C1C2RD2D1XTAL1XTAL2外部外部時鐘信號時鐘信號GNDNCMCS-51單片機單片機2022-5-44幾個周期的概念nCPU總是按照一定的時鐘節拍與時序工作n振蕩周期/時鐘周期：Tosc=晶振頻率fosc（或外加頻率）的倒數n狀態周期：Ts=2個時鐘周期(Tc)（很少用到此概念）n機器周期：Tm=6個狀態周期(Ts)=12個振蕩周期(Tc)n指令周期: Ti:執行一條指令所

3、需的機器周期(Tm)數n牢牢記住n振蕩周期 = 晶振頻率fosc的倒數；n1個機器周期 = 12個振蕩周期；n1個指令周期 = 1、2、4個機器周期時鐘信號和操作時序的關系振蕩周期和機器周期的關系 MCS-51單片機的時鐘電路 MCS-51單片機復位后狀態 MCS-51單片機的復位和監控電路可靠復位的要求和復位電路監控電路的設計和工作原理 MCS-51單片機的節電模式及其控制方法內容2022-5-47MCS-51單片機的復位和時鐘復位信號和時鐘信號都是MCS-51單片機可靠工作的保障MCS-51單片機被復位后, 其內部的各功能部件將根據特殊功能寄存器(SFR)的初始內容工作時鐘電路能夠產生MC

4、S-51單片機的各功能部件協調工作的基準節拍信號(時鐘信號)2022-5-48 RST/VPD（9腳）復位信號復位：將單片機系統置成特定初始狀態的操作。復位后程序從頭（0000H）開始重新執行。何時復位剛通電時上電復位，進入初始狀態重新啟動時回到初始狀態、重新開始程序故障時回到初始狀態、重新開始復位是什么？復位是什么？一般在什么時候一般在什么時候需要進行復位？需要進行復位？2022-5-49復位后內部寄存器狀態復位后內部寄存器狀態寄存器初始狀態值寄存器初始狀態值PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR000

5、0HTL100HP0、P1P2、P30FFHSCON00HIPXXX00000BPCON0XXX0000BIEN00XX00000BSBUF不定程序起始地址程序起始地址為為0000H初始棧底初始棧底位于位于07H輸入輸入狀態狀態中斷禁止中斷禁止中斷低優先級中斷低優先級問問: 假設復位時假設復位時PC為其它值時為其它值時, 如如(PC)=FFF8H, 意味意味著什么著什么? (這個問題在后繼的內容中非常重要這個問題在后繼的內容中非常重要)2022-5-410可靠復位的要求 當MCS-51單片機加電后, 且時鐘電路已經工作, 在RST引腳出現寬度不小于兩個機器周期Tm(即, 2 12Tosc)的高

6、電平, MCS-51單片機立即進入復位狀態, 如果保持該電平, 單片機始終處于復位復位狀態狀態, 直到撤消該引腳的高電平, 并保持低電平, 則單片機立即進入運行狀態運行狀態2Tm2022-5-411一般的上電復位和手動復位電路系統上電復位系統加電時, RC串聯電路放電進入穩態過程2022-5-412一般的上電復位和手動復位電路手動復位 按PB開關, 直接在RST引腳加上+5V. 按下PB, 進入復位狀態; 釋放PB, 進入運行狀態PB開關2022-5-413專用復位芯片MAX810可以實現四種復位上電復位手動復位供電電源欠壓復位 當電源電壓低于預設的門檻電壓時，器件會發出復位信號，直到在一段時

7、間內電源電壓又恢復到高于門檻電壓為止。“看門狗”復位 4VDDVSSRESET3816P89V51RD2312VCCGNDRESETMAX810VCC 2022-5-414MAX813L的內部結構和工作原理Watchdog觸發偵測觸發偵測Watchdog定時器定時器Watchdog時鐘時鐘和復位時鐘和復位時鐘復位信號復位信號發生器發生器4.65V1.25VVcc250A電壓比較器電壓比較器電壓比較器電壓比較器MAX813L3GNDPFO5RESET7WDO84PFI2Vcc1MR6WDIWatchdog輸入輸入手動復位手動復位輸入輸入電源正電源正監控電監控電壓輸入壓輸入欠壓復位欠壓復位輸出輸出

8、上電和手動上電和手動復位輸出復位輸出Watchdog復位復位輸出輸出電源地電源地關鍵部件關鍵部件:Watchdog定時器定時器電壓比較器電壓比較器212022-5-415P監控電路的作用具有上電復位和手動復位功能(RESET輸出)高電平寬度為高電平寬度為200ms供電電源欠壓指示功能(PFO輸出)R1和和R2, 以及內部電壓比較器監測電源電壓以及內部電壓比較器監測電源電壓Watchdog定時器溢出指示(WDO輸出)可以防止程序可以防止程序“跑飛跑飛”或或“死機死機” 問問: P監控電路能夠提高嵌入式系統的可靠性嗎監控電路能夠提高嵌入式系統的可靠性嗎? 為什么為什么?內容 MCS-51單片機的時

9、鐘電路 MCS-51單片機復位后狀態 MCS-51單片機的復位和監控電路可靠復位的要求和復位電路監控電路的設計和工作原理 MCS-51單片機的節電模式及其控制方法2022-5-417MCS-51單片機的節電模式兩種節電模式空閑模式空閑模式掉電模式掉電模式配置配置PCON實現實現IDLGF1-SMOD進入空閑模式控制位1：進入空閑模式；0：其它模式。進入掉電模式控制位1：進入掉電模式；0：其它模式。GF0/1通用用戶標志位未定義位波特率加倍控制位1：波特率加倍；0：波特率不加倍。GF0PDn 設置設置IDL位為位為“1”, CPU停止取指令停止取指令n 設置設置PD位為位為“1”, 關閉振蕩器關閉振蕩器 (采用采用外部獨立時鐘電路時外部獨立時鐘電路時, 無法進入掉電無法進入掉電模式模式)VccRfXTAL1時 鐘 信 號 輸時 鐘 信 號 輸出出PDXTAL2晶體或晶體或陶瓷陶瓷諧振器諧振器C1C2RD2D1 注意注意: 如何退出兩種節電模式如何退出兩種節電模式?總結uMCS-51單片機復位后的狀態