微機(jī)原理及應(yīng)用04復(fù)位,時鐘和節(jié)電模式2015

1、第 四 講 單片機(jī)的復(fù)位,時鐘和節(jié)電模式(教材2.5-2.6節(jié))1微機(jī)原理及應(yīng)用Principle and Applications of Micro-Computers教學(xué)目的: 了解MCS-51單片機(jī)的復(fù)位和時鐘電路, 以及節(jié)電模式要求: 掌握MCS-51單片機(jī)可靠復(fù)位的方法, 時鐘電路, 了解其節(jié)電模式和控制方法難點(diǎn): 復(fù)位和監(jiān)控電路的設(shè)計方法內(nèi)容 MCS-51單片機(jī)的時鐘電路 MCS-51單片機(jī)復(fù)位后狀態(tài) MCS-51單片機(jī)的復(fù)位和監(jiān)控電路可靠復(fù)位的要求和復(fù)位電路監(jiān)控電路的設(shè)計和工作原理 MCS-51單片機(jī)的節(jié)電模式及其控制方法2022-1-73MCS-51單片機(jī)時鐘電路兩種時鐘電路第

2、一種第一種: 由片內(nèi)振蕩電路和外部振蕩器組成由片內(nèi)振蕩電路和外部振蕩器組成第二種第二種: 外部獨(dú)立時鐘電路外部獨(dú)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(jī)單片機(jī)2022-1-74幾個周期的概念nCPU總是按照一定的時鐘節(jié)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(shù)n狀態(tài)周期：Ts=2個時鐘周期(Tc)（很少用到此概念）n機(jī)器周期：Tm=6個狀態(tài)周期(Ts)=12個振蕩周期(Tc)n指令周期: Ti:執(zhí)行一條指令所

3、需的機(jī)器周期(Tm)數(shù)n牢牢記住n振蕩周期 = 晶振頻率fosc的倒數(shù)；n1個機(jī)器周期 = 12個振蕩周期；n1個指令周期 = 1、2、4個機(jī)器周期時鐘信號和操作時序的關(guān)系振蕩周期和機(jī)器周期的關(guān)系 MCS-51單片機(jī)的時鐘電路 MCS-51單片機(jī)復(fù)位后狀態(tài) MCS-51單片機(jī)的復(fù)位和監(jiān)控電路可靠復(fù)位的要求和復(fù)位電路監(jiān)控電路的設(shè)計和工作原理 MCS-51單片機(jī)的節(jié)電模式及其控制方法內(nèi)容2022-1-77MCS-51單片機(jī)的復(fù)位和時鐘復(fù)位信號和時鐘信號都是MCS-51單片機(jī)可靠工作的保障MCS-51單片機(jī)被復(fù)位后, 其內(nèi)部的各功能部件將根據(jù)特殊功能寄存器(SFR)的初始內(nèi)容工作時鐘電路能夠產(chǎn)生MC

4、S-51單片機(jī)的各功能部件協(xié)調(diào)工作的基準(zhǔn)節(jié)拍信號(時鐘信號)2022-1-78 RST/VPD（9腳）復(fù)位信號復(fù)位：將單片機(jī)系統(tǒng)置成特定初始狀態(tài)的操作。復(fù)位后程序從頭（0000H）開始重新執(zhí)行。何時復(fù)位剛通電時上電復(fù)位，進(jìn)入初始狀態(tài)重新啟動時回到初始狀態(tài)、重新開始程序故障時回到初始狀態(tài)、重新開始復(fù)位是什么？復(fù)位是什么？一般在什么時候一般在什么時候需要進(jìn)行復(fù)位？需要進(jìn)行復(fù)位？2022-1-79復(fù)位后內(nèi)部寄存器狀態(tài)復(fù)位后內(nèi)部寄存器狀態(tài)寄存器初始狀態(tài)值寄存器初始狀態(tài)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(tài)狀態(tài)中斷禁止中斷禁止中斷低優(yōu)先級中斷低優(yōu)先級問問: 假設(shè)復(fù)位時假設(shè)復(fù)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(nèi)容中非常重要這個問題在后繼的內(nèi)容中非常重要)2022-1-710可靠復(fù)位的要求 當(dāng)MCS-51單片機(jī)加電后, 且時鐘電路已經(jīng)工作, 在RST引腳出現(xiàn)寬度不小于兩個機(jī)器周期Tm(即, 2 12Tosc)的高

6、電平, MCS-51單片機(jī)立即進(jìn)入復(fù)位狀態(tài), 如果保持該電平, 單片機(jī)始終處于復(fù)位復(fù)位狀態(tài)狀態(tài), 直到撤消該引腳的高電平, 并保持低電平, 則單片機(jī)立即進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)2Tm2022-1-711一般的上電復(fù)位和手動復(fù)位電路系統(tǒng)上電復(fù)位系統(tǒng)加電時, RC串聯(lián)電路放電進(jìn)入穩(wěn)態(tài)過程2022-1-712一般的上電復(fù)位和手動復(fù)位電路手動復(fù)位 按PB開關(guān), 直接在RST引腳加上+5V. 按下PB, 進(jìn)入復(fù)位狀態(tài); 釋放PB, 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)PB開關(guān)2022-1-713專用復(fù)位芯片MAX810可以實現(xiàn)四種復(fù)位上電復(fù)位手動復(fù)位供電電源欠壓復(fù)位 當(dāng)電源電壓低于預(yù)設(shè)的門檻電壓時，器件會發(fā)出復(fù)位信號，直到在一段時

7、間內(nèi)電源電壓又恢復(fù)到高于門檻電壓為止?！翱撮T狗”復(fù)位 4VDDVSSRESET3816P89V51RD2312VCCGNDRESETMAX810VCC 2022-1-714MAX813L的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理Watchdog觸發(fā)偵測觸發(fā)偵測Watchdog定時器定時器Watchdog時鐘時鐘和復(fù)位時鐘和復(fù)位時鐘復(fù)位信號復(fù)位信號發(fā)生器發(fā)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(fù)位手動復(fù)位輸入輸入電源正電源正監(jiān)控電監(jiān)控電壓輸入壓輸入欠壓復(fù)位欠壓復(fù)位輸出輸出

8、上電和手動上電和手動復(fù)位輸出復(fù)位輸出Watchdog復(fù)位復(fù)位輸出輸出電源地電源地關(guān)鍵部件關(guān)鍵部件:Watchdog定時器定時器電壓比較器電壓比較器212022-1-715P監(jiān)控電路的作用具有上電復(fù)位和手動復(fù)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(nèi)部電壓比較器監(jiān)測電源電壓以及內(nèi)部電壓比較器監(jiān)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(jī)死機(jī)” 問問: P監(jiān)控電路能夠提高嵌入式系統(tǒng)的可靠性嗎監(jiān)控電路能夠提高嵌入式系統(tǒng)的可靠性嗎? 為什么為什么?內(nèi)容 MCS-51單片機(jī)的時

9、鐘電路 MCS-51單片機(jī)復(fù)位后狀態(tài) MCS-51單片機(jī)的復(fù)位和監(jiān)控電路可靠復(fù)位的要求和復(fù)位電路監(jiān)控電路的設(shè)計和工作原理 MCS-51單片機(jī)的節(jié)電模式及其控制方法2022-1-717MCS-51單片機(jī)的節(jié)電模式兩種節(jié)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(xiàn)實現(xiàn)IDLGF1-SMOD進(jìn)入空閑模式控制位1：進(jìn)入空閑模式；0：其它模式。進(jìn)入掉電模式控制位1：進(jìn)入掉電模式；0：其它模式。GF0/1通用用戶標(biāo)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(shè)置設(shè)置IDL位為位為“1”, CPU停止取指令停止取指令n 設(shè)置設(shè)置PD位為位為“1”, 關(guān)閉振蕩器關(guān)閉振蕩器 (采用采用外部獨(dú)立時鐘電路時外部獨(dú)立時鐘電路時, 無法進(jìn)入掉電無法進(jìn)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(jié)電模式如何退出兩種節(jié)電模式?總結(jié)uMCS-51單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài)