单片机系统的工作模式及设计实例

根据单片机的工作状态，其工作模式分为运行模式、待机模式和掉电保护模式。单片机的工作模式可以利用编程或人为干预方式相互转换。单片机的工作模式与电源有很大关系，在不同的工作环境和电源条件下，单片机工作模式也可以通过程序设定。

1.运行模式

单片机的运行模式是单片机的基本工作模式，也是单片机最主要的工作方式。单片机在实现用户设计的功能时通常采用这种工作模式。在单片机运行期间，一旦复位，程序计数器PC总是从0000H开始，依次从程序存储器中读取指令代码，单片机开始顺序执行相关程序。

单片机运行时，程序执行在时钟脉冲作用下统一协调运行，也可以通过单步脉冲作用单步执行程序。利用单片机的外部中断可以实现程序单步执行，这种情况主要用于程序调试和检查程序运行结果。

2.待机模式和掉电保护模式

待机模式和掉电保护模式是单片机的两种节电工作模式。具有低功耗特性的MCS-51系列单片机，在V_CC＝5V、f_osc＝12MHz的条件下，待机（休闲）模式时电流约为2mA。掉电保护模式时电流小于0.1μA。这两种工作模式特别适合以电池为工作电源的单片机系统。两种低功耗工作模式由单片机内部的电源控制寄存器PCON确定。PCON的格式为

其中，SMOD为波特率倍增控制位（在串行通信中使用）；GF1、GF0为通用标志位；PD为掉电方式控制位，PD＝1，进入掉电保护工作模式；IDL为待机（休闲）模式控制位，IDL＝1，进入待机工作模式。(www.xing528.com)

（1）待机模式（Idle）

待机（空闲）模式的进入方法非常简单，只需用指令将PCON寄存器的IDL位置1即可。单片机进入待机模式时振荡器继续工作，中断系统、串行接口和定时器/计数器等功能单元正常运行，CPU停止工作，进入睡眠状态。片内RAM及所有SFR的状态都保持不变，各引脚保持进入待机方式时的状态，ALE和保持为高电平。

退出待机模式的方法有中断和硬件复位两种。在待机状态下，任何一个中断源产生中断请求信号后，在单片机响应中断的同时，PCON.0位（即IDL位）被硬件自动清零，单片机退出待机模式，进入正常的工作状态。另一种退出待机状态的方法是硬件复位，在RST引脚加上两个机器周期的高电平即可，复位后的状态如前所述。

（2）掉电保护模式（Power Down）

掉电保护模式的进入类似于待机方式，只需使用指令将PCON寄存器的PD位置1即可。进入掉电保护模式后，振荡电路停振，单片机的一切工作全部停止，只有片内RAM单元的内容被保存。I/O引脚状态和相关SFR的内容相对应，ALE和为低电平。

硬件复位或外部中断请求可使单片机退出掉电保护模式。复位后特殊功能寄存器的内容被初始化，但RAM的内容仍然保持不变。