80C51單片機上電復位和復位延時(shí)的時(shí)序分析

80C51單片機的上電復位POR（Power On Reset）實(shí)質(zhì)上就是上電延時(shí)復位，也就是在上電延時(shí)期間把單片機鎖定在復位狀態(tài)上。為什么在每次單片機接通電源時(shí)，都需要加入一定的延遲時(shí)間呢？分析如下。

1 上電復位時(shí)序

　　在單片機及其應用電路每次上電的過(guò)程中，由于電源回路中通常存在一些容量大小不等的濾波電容，使得單片機芯片在其電源引腳VCC和VSS之間所感受到的電源電壓值VDD，是從低到高逐漸上升的。該過(guò)程所持續的時(shí)間一般為1～100 ms（記作taddrise）。上電延時(shí)taddrise的定義是電源電壓從10% VDD上升到90% VDD所需的時(shí)間，如圖1所示。

圖1 上電延時(shí)taddrise和起振延時(shí)tosc實(shí)測結果

　　在單片機電源電壓上升到適合內部振蕩電路運行的范圍并且穩定下來(lái)之后，時(shí)鐘振蕩器開(kāi)始了啟動(dòng)過(guò)程（具體包括偏置、起振、鎖定和穩定幾個(gè)過(guò)程）。該過(guò)程所持續的時(shí)間一般為1～50 ms（記作tosc）。起振延時(shí)tosc的定義是時(shí)鐘振蕩器輸出信號的高電平達到Vih1所需的時(shí)間。從圖1所示的實(shí)際測量圖中也可以看得很清楚。這里的Vih1是單片機電氣特性中的一個(gè)普通參數，代表XTAL1和RST引腳上的輸入邏輯高電平。例如，對于常見(jiàn)的單片機型號AT89C51和AT89S51，廠(chǎng)家給出的Vih1值為0.7VDD～VDD+0.5 V。

　　從理論上講，單片機每次上電復位所需的最短延時(shí)應該不小于treset。這里，treset等于上電延時(shí)taddrise與起振延時(shí)tosc之和，如圖1所示。從實(shí)際上講，延遲一個(gè)treset往往還不夠，不能夠保障單片機有一個(gè)良好的工作開(kāi)端。

　　在單片機每次初始加電時(shí)，首先投入工作的功能部件是復位電路。復位電路把單片機鎖定在復位狀態(tài)上并且維持一個(gè)延時(shí)（記作TRST），以便給予電源電壓從上升到穩定的一個(gè)等待時(shí)間；在電源電壓穩定之后，再插入一個(gè)延時(shí)，給予時(shí)鐘振蕩器從起振到穩定的一個(gè)等待時(shí)間；在單片機開(kāi)始進(jìn)入運行狀態(tài)之前，還要至少推遲2個(gè)機器周期的延時(shí)，如圖2所示。

圖2 復位信號釋放的時(shí)機

2 上電復位電路3款

　　上述一系列的延時(shí)，都是利用在單片機RST引腳上外接一個(gè)RC支路的充電時(shí)間而形成的。典型復位電路如圖3（a）所示，其中的阻容值是原始手冊中提供的。在經(jīng)歷了一系列延時(shí)之后，單片機才開(kāi)始按照時(shí)鐘源的工作頻率，進(jìn)入到正常的程序運行狀態(tài)。從圖2所示的實(shí)測曲線(xiàn)中可以同時(shí)看到4條曲線(xiàn)： VDD、Vrst、XTAL2和ALE。在電源電壓以及振蕩器輸出信號穩定之后，又等待了一段較長(cháng)的延時(shí)才釋放RST信號，使得CPU脫離復位鎖定狀態(tài)；而RST信號一旦被釋放，立刻在A(yíng)LE引腳上就可檢測到持續的脈沖信號。

圖3 上電復位延時(shí)電路