80C51單片機上電復(fù)位和復(fù)位延時的時序分析

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

1 上電復(fù)位時序

　　在單片機及其應(yīng)用電路每次上電的過程中，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。該過程所持續(xù)的時間一般為1～100 ms（記作taddrise）。上電延時taddrise的定義是電源電壓從10% VDD上升到90% VDD所需的時間，如圖1所示。

圖1 上電延時taddrise和起振延時tosc實測結(jié)果

　　在單片機電源電壓上升到適合內(nèi)部振蕩電路運行的范圍并且穩(wěn)定下來之后，時鐘振蕩器開始了啟動過程（具體包括偏置、起振、鎖定和穩(wěn)定幾個過程）。該過程所持續(xù)的時間一般為1～50 ms（記作tosc）。起振延時tosc的定義是時鐘振蕩器輸出信號的高電平達到Vih1所需的時間。從圖1所示的實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普通參數(shù)，代表XTAL1和RST引腳上的輸入邏輯高電平。例如，對于常見的單片機型號AT89C51和AT89S51，廠家給出的Vih1值為0.7VDD～VDD+0.5 V。

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

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

圖2 復(fù)位信號釋放的時機

2 上電復(fù)位電路3款

　　上述一系列的延時，都是利用在單片機RST引腳上外接一個RC支路的充電時間而形成的。典型復(fù)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)歷了一系列延時之后，單片機才開始按照時鐘源的工作頻率，進入到正常的程序運行狀態(tài)。從圖2所示的實測曲線中可以同時看到4條曲線： VDD、Vrst、XTAL2和ALE。在電源電壓以及振蕩器輸出信號穩(wěn)定之后，又等待了一段較長的延時才釋放RST信號，使得CPU脫離復(fù)位鎖定狀態(tài)；而RST信號一旦被釋放，立刻在ALE引腳上就可檢測到持續(xù)的脈沖信號。

圖3 上電復(fù)位延時電路