MCS-51单片机工作方式介绍及应用实例

MCS-51系列单片机共有复位、程序执行、节电工作、EPROM编程和校验等四种工作方式，这里主要介绍前三种工作方式。

1.复位方式

单片机开机时都需要复位，即初始化操作，以便CPU及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。另外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于“死机”状态时，需复位以重新启动。

（1）复位信号RST脚输入高电平脉冲（＞24个时钟周期），如f_osc=6MHz，则复位信号持续时间应超过4μs。

（2）复位信号产生方式 有上电自动复位、按键电平复位和按键脉冲复位三种方式，如图2-14所示。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电实现的，通电时，电容两端相当于是短路，于是RST引脚上为高电平，然后电源通过电阻对电容充电，RST端电压慢慢下降，降到一定程序，即为低电平，单片机开始正常工作；按键手动复位是通过电阻接高电平实现的。

复位后，其片内各寄存器状态见表2-7，片内RAM中内容不变。

图2-14 复位电路图

a）上电自动复位电路 b）按键电平复位电路 c）按键脉冲复位电路

表2-7 复位后的片内寄存器状态

在单片机应用系统中，除单片机本身需要复位以外，外部扩展I/O接口电路等也需要复位，因此需要一个包括上电和按钮复位在内的系统同步复位电路，如图2-15所示。

2.程序执行方式

图2-15 系统同步复位电路

程序执行方式是单片机的基本工作方式，有以下两种方式。(www.xing528.com)

（1）单步执行方式 是指单片机在某个按钮的控制下一条一条地执行用户程序中指令的方式，即按一次按钮就执行一条用户指令。这种方式常常用于开发系统中用户程序的调试。

（2）连续执行方式

1）复位后CPU从PC=0000H开始逐条执行存放在ROM中的程序指令，程序起始指令必须放在ROM 0000H中。但是一般系统监控程序并不是从0000H单元开始存放的，前面在图2-12中已讲过，MCS-51系列单片机系统中从0003H开始的若干个单元规定为中断服务程序的入口地址。所以通常是在0000H开始的3个单元中存放一条无条件转移指令，以便跳转到程序始地址去执行。

2）应用转移指令可将程序跳转至ROM中0000H～FFFFH的任何单元。

3）PC寄存器自动+1功能（PC+1→PC）保证连续执行程序。

3.节电工作方式

节电方式是一种减少单片机功耗的工作方式，通常可分为空闲方式和掉电方式。只有CHMOS型器件才有这种工作方式，由特殊功能寄存器P_CON控制。P_CON的各位定义见表2-8。

表2-8 P_CON的各位定义

其中，SMOD为串行接口波特率倍率控制位，若SMOD=1，则串行接口波特率增加1倍，在串行通信时使用；P_CON.6～P_CON.4无定义，用户不可使用；GF1和GF0为通用标志位，用户可通过指令改变其状态；PD为掉电控制位；IDL为空闲控制位。PD和IDL的片内控制电路如图2-16所示。

（1）掉电保护方式80C31执行“MOV PCON，#02H；”PD←1进入掉电方式，此时PD端变为高电平，振荡器停振，包括中断系统在内的片内所有功能部件停止工作状态，但片内RAM和SFR中内容保持不变，在掉电期间，V_CC可降为2V。此时，要想使单片机恢复正常工作，必须等待V_CC恢复到+5V一段时间后才可以，且只有采用硬件复位的方法而不能用中断唤醒的方法。

图2-16 空闲（IDL）和掉电（PD）方式控制电路

（2）空闲方式（待机方式）80C31执行“MOV PCON，#01H；”IDL←1进入空闲方式，IDL端变为低电平，与门没有脉冲输出，CPU停止工作，与CPU有关的各功能部件（如SP、PC、PWS、ACC及工作寄存器）保持进入空闲状态前的内容，且消耗功能很少。这时振荡器仍然工作，并向中断、串行接口、定时器/计数器电路提供时钟脉冲。

CHMOS型器件退出空闲状态有两种方式，一种是采用中断方式退出空闲方式，即让被允许中断的外中断源发出中断请求信号，单片机响应中断的同时，IDL被硬件自动复位，退出空闲状态，恢复正常工作方式。其实只需在中断服务程序中编制一条RETI指令，就可使单片机恢复正常工作后返回断点（即进入空闲状态前的PC值）继续执行程序。另一种方式通过硬件复位退出，即给RST引脚加一个足够宽（>24个时钟周期）的正脉冲。CPU继续执行进入空闲状态前的用户程序。