微机原理及应用04复位,时钟和节电模式2015

1、第 四 讲 单片机的复位,时钟和节电模式(教材2.5-2.6节)1微机原理及应用Principle and Applications of Micro-Computers教学目的: 了解MCS-51单片机的复位和时钟电路, 以及节电模式要求: 掌握MCS-51单片机可靠复位的方法, 时钟电路, 了解其节电模式和控制方法难点: 复位和监控电路的设计方法内容 MCS-51单片机的时钟电路 MCS-51单片机复位后状态 MCS-51单片机的复位和监控电路可靠复位的要求和复位电路监控电路的设计和工作原理 MCS-51单片机的节电模式及其控制方法2022-5-43MCS-51单片机时钟电路两种时钟电路第

2、一种第一种: 由片内振荡电路和外部振荡器组成由片内振荡电路和外部振荡器组成第二种第二种: 外部独立时钟电路外部独立时钟电路VccRfXTAL1时钟信号输出时钟信号输出PDXTAL2晶体或晶体或陶瓷陶瓷谐振器谐振器C1C2RD2D1XTAL1XTAL2外部外部时钟信号时钟信号GNDNCMCS-51单片机单片机2022-5-44几个周期的概念nCPU总是按照一定的时钟节拍与时序工作n振荡周期/时钟周期：Tosc=晶振频率fosc（或外加频率）的倒数n状态周期：Ts=2个时钟周期(Tc)（很少用到此概念）n机器周期：Tm=6个状态周期(Ts)=12个振荡周期(Tc)n指令周期: Ti:执行一条指令所

3、需的机器周期(Tm)数n牢牢记住n振荡周期 = 晶振频率fosc的倒数；n1个机器周期 = 12个振荡周期；n1个指令周期 = 1、2、4个机器周期时钟信号和操作时序的关系振荡周期和机器周期的关系 MCS-51单片机的时钟电路 MCS-51单片机复位后状态 MCS-51单片机的复位和监控电路可靠复位的要求和复位电路监控电路的设计和工作原理 MCS-51单片机的节电模式及其控制方法内容2022-5-47MCS-51单片机的复位和时钟复位信号和时钟信号都是MCS-51单片机可靠工作的保障MCS-51单片机被复位后, 其内部的各功能部件将根据特殊功能寄存器(SFR)的初始内容工作时钟电路能够产生MC

4、S-51单片机的各功能部件协调工作的基准节拍信号(时钟信号)2022-5-48 RST/VPD（9脚）复位信号复位：将单片机系统置成特定初始状态的操作。复位后程序从头（0000H）开始重新执行。何时复位刚通电时上电复位，进入初始状态重新启动时回到初始状态、重新开始程序故障时回到初始状态、重新开始复位是什么？复位是什么？一般在什么时候一般在什么时候需要进行复位？需要进行复位？2022-5-49复位后内部寄存器状态复位后内部寄存器状态寄存器初始状态值寄存器初始状态值PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR000

5、0HTL100HP0、P1P2、P30FFHSCON00HIPXXX00000BPCON0XXX0000BIEN00XX00000BSBUF不定程序起始地址程序起始地址为为0000H初始栈底初始栈底位于位于07H输入输入状态状态中断禁止中断禁止中断低优先级中断低优先级问问: 假设复位时假设复位时PC为其它值时为其它值时, 如如(PC)=FFF8H, 意味意味着什么着什么? (这个问题在后继的内容中非常重要这个问题在后继的内容中非常重要)2022-5-410可靠复位的要求 当MCS-51单片机加电后, 且时钟电路已经工作, 在RST引脚出现宽度不小于两个机器周期Tm(即, 2 12Tosc)的高

6、电平, MCS-51单片机立即进入复位状态, 如果保持该电平, 单片机始终处于复位复位状态状态, 直到撤消该引脚的高电平, 并保持低电平, 则单片机立即进入运行状态运行状态2Tm2022-5-411一般的上电复位和手动复位电路系统上电复位系统加电时, RC串联电路放电进入稳态过程2022-5-412一般的上电复位和手动复位电路手动复位 按PB开关, 直接在RST引脚加上+5V. 按下PB, 进入复位状态; 释放PB, 进入运行状态PB开关2022-5-413专用复位芯片MAX810可以实现四种复位上电复位手动复位供电电源欠压复位 当电源电压低于预设的门槛电压时，器件会发出复位信号，直到在一段时

7、间内电源电压又恢复到高于门槛电压为止。“看门狗”复位 4VDDVSSRESET3816P89V51RD2312VCCGNDRESETMAX810VCC 2022-5-414MAX813L的内部结构和工作原理Watchdog触发侦测触发侦测Watchdog定时器定时器Watchdog时钟时钟和复位时钟和复位时钟复位信号复位信号发生器发生器4.65V1.25VVcc250A电压比较器电压比较器电压比较器电压比较器MAX813L3GNDPFO5RESET7WDO84PFI2Vcc1MR6WDIWatchdog输入输入手动复位手动复位输入输入电源正电源正监控电监控电压输入压输入欠压复位欠压复位输出输出

8、上电和手动上电和手动复位输出复位输出Watchdog复位复位输出输出电源地电源地关键部件关键部件:Watchdog定时器定时器电压比较器电压比较器212022-5-415P监控电路的作用具有上电复位和手动复位功能(RESET输出)高电平宽度为高电平宽度为200ms供电电源欠压指示功能(PFO输出)R1和和R2, 以及内部电压比较器监测电源电压以及内部电压比较器监测电源电压Watchdog定时器溢出指示(WDO输出)可以防止程序可以防止程序“跑飞跑飞”或或“死机死机” 问问: P监控电路能够提高嵌入式系统的可靠性吗监控电路能够提高嵌入式系统的可靠性吗? 为什么为什么?内容 MCS-51单片机的时

9、钟电路 MCS-51单片机复位后状态 MCS-51单片机的复位和监控电路可靠复位的要求和复位电路监控电路的设计和工作原理 MCS-51单片机的节电模式及其控制方法2022-5-417MCS-51单片机的节电模式两种节电模式空闲模式空闲模式掉电模式掉电模式配置配置PCON实现实现IDLGF1-SMOD进入空闲模式控制位1：进入空闲模式；0：其它模式。进入掉电模式控制位1：进入掉电模式；0：其它模式。GF0/1通用用户标志位未定义位波特率加倍控制位1：波特率加倍；0：波特率不加倍。GF0PDn 设置设置IDL位为位为“1”, CPU停止取指令停止取指令n 设置设置PD位为位为“1”, 关闭振荡器关闭振荡器 (采用采用外部独立时钟电路时外部独立时钟电路时, 无法进入掉电无法进入掉电模式模式)VccRfXTAL1时 钟 信 号 输时 钟 信 号 输出出PDXTAL2晶体或晶体或陶瓷陶瓷谐振器谐振器C1C2RD2D1 注意注意: 如何退出两种节电模式如何退出两种节电模式?总结uMCS-51单片机复位后的状态