80C51复位标志位的设置与应用研究

图1 80C51设置复位标志的支撑电路

在图1中，应用了一个4输入端“与非”门G1和一个按钮开关SW1，还占用了80C51的5条I/O引脚P1.0~P1.4以及一个外部中断源 INT0，并且预先通过初始化软件设置INT0为唯一的高级中断源，下降沿触发方式有效，开放总中断使能位EA。平时G1因各输入端都维持在高电平上，因而其输出端也保持高电平。电路中利用了一个海量电容器C1作为储存能量的器件，扮演着备用电池的角色。由于二极管D1的存在，在主电源断电期间，C1仅为单片机供电，应该让这时的80C51进入耗能最低的停机状态(PD模式)。

在图1电路的基础上配合必要的用户软件，就可以在7种不同复位源引起复位之后保存6个标志位来记录7种复位标志，以下分别进行讲解。可以事先在RAM的位寻址区间分配一个字节，例如20H单元，用于记录6个复位标志位，如表1所列。

表1 用户定义的系统复位标志寄存器(SRFR)

假设该寄存器定名为SRFR(System Reset Flag Register)，字节地址为20H，8位当中仅利用了6位，bit5~bit0分别记录人工复位、欠压复位、看门狗复位、非法地址复位、软硬件复位和软件复位。

① MRST：人工复位。当复位按钮SW1被按下时引发INT0中断;在中断服务程序中检测输入引脚P1.4的状态。如果P1.4=0，则置位MRST，记录下曾经发生了一次人工复位操作。然后进行一次主动的复位操作，方法是从输出脚P1.0输出一个低电平给MAX813L的输入引脚MR，经 MAX813L延时后从输出端RESET送出高电平复位信号给80C51，令其进行一次硬件复位操作。

② LVR：欠压复位。当上游电源电压开始跌落并且下降到MAX813L的PFI检测门限以下，输出端PFO送出低电平，引发INT0中断;在中断服务程序中检测输入引脚P1.3的状态。如果P1.3=0，则置位LVR，记录下曾经发生了一次欠压复位操作;然后进行一次主动的复位操作(方法同上)，或者令单片机进入停机状态，以便节省能耗和保持数据，以及等待主电源的恢复。

③ WDR：看门狗复位。当发生看门狗溢出时，MAX813L的输出端WDO送出低电平，引发INT0中断;在中断服务程序中检测输入引脚P1.2的状态。如果 P1.2=0，则置位WDR，记录下曾经发生了一次看门狗复位操作;然后进行一次主动的复位操作(方法同上)。喂狗操作利用了一个I/O引脚P1.1。

④ IAR：非法地址复位。当发生非法地址时，80C51的输出端PSEN送出低电平瞬时脉冲，也会引发一次INT0中断;在中断服务程序中检测输入引脚 P1.4~P1.2的状态。如果P1.4~P1.2=111，则置位IAR，表示发生了一次非法地址复位操作;然后进行一次主动的复位操作(方法同上)。

⑤ SHR： 软硬件复位。当发生了软件陷阱的捕捉事件，或者软件看门狗的溢出事件时，可以直接置位SHR，代表发生了一次软硬件复位操作;然后进行一次主动的复位操作(方法同上)。如果利用T0作软件WDT，则应该同时设置INT0和T0中断源为高级中断。

⑥ SWR： 软件复位。当发生了软件陷阱的捕捉事件，或者软件看门狗的溢出事件时，也可以直接置位SWR，代表发生了一次软件复位操作;然后调用软件复位程序SWRST即可。软件复位程序的编写方法如下：

SWRST：;定义软件复位程序的实际入口地址

CLREA;首先关闭中断源总使能位

SETBF0;设置一个软件复位标志位

MOVP0，#0FFH;设定通用端口P0为高阻输入状态

MOVP1，#0FFH;设定通用端口P1为高阻输入状态

MOVP2，#0FFH;设定通用端口P2为高阻输入状态

MOVP3，#0FFH;设定通用端口P3为高阻输入状态

MOVPSW，#00H;设定程序状态字寄存器为原始值

;(根据需要还可初始化其他SFR)

MOVDPTR，#SWR0;为RETI准备弹出地址，而又不改变

;执行顺序

PUSHDPL;压栈低字节，在先

PUSHDPH;压栈高字节，在后

RETI;中断返回指令，清除高级中断激活触

;发器

SWR0：

CLRA;准备复位地址

PUSHACC;压栈低字节00H

PUSHACC;压栈高字节00H

RETI;清除低级中断激活触发器，并跳到

;0000H

⑦ POR：电源上电复位。虽然在用户定义的系统复位标志寄存器(SRFR)中，没有直接设置一个POR标志位，但是如果检测以上6个标志位同时为0，则表明此前进行的是一次上电复位。理由是，经过实验验证(实验所用的单片机型号为SST89C58)，在每次初次加电时，包含RAM的20H单元在内的 80C51内部 RAM区间(00H~7FH)，其内容全部自动清零;在每次RST引脚复位(或者软件复位)时，其内容维持不变。而各个SFR无论是上电复位还是RST引脚复位时，均被还原为原始值(又称复位值)，如表2所列。

表2 片内可改写存储器空间复位情况

对于那些仅增设了一个复位标志位(技术手册中记作POF)的较新型单片机(如AT89S51/52、AT89S8252、AT89C53、 AT89C55WD、AT89C51RC和P89C51X2/52X2/54X2/58X2等型号)，也恰好不再需要这里所设置的POR标志位了。

对于没有配备备用电源的单片机应用系统，还可以考虑利用E2PROM在断电之前的瞬间来转存复位标志位，以便在断电之后也不会彻底消失。该情况下既可选用外挂E2PROM数据存储器(如8脚串行的24C01、93C46或25C040等)的电路方案，也可选用内部本身带有E2PROM数据存储器的单片机型号，如AT89S8252等。这样在断电之前的瞬间，利用电源滤波电容C2上的少量残留能量，即可完成对于E2PROM的烧写操作。

2 复位标志位的应用方法

一般的初始化程序段落的编写方法很简单，不过它仅适用于那些要求不高、功能也很简单的单片机项目。这类项目(如一些小家电之类的单片机应用)几乎不存在很强的“过程性”或“不间断性”，对于随时可能发生的复位操作以及重新从头运行的用户程序，不会带来太大的影响或破坏性后果。[!--empirenews.page--]

而对于 “过程性”或“不间断性”要求很强的单片机项目，一旦发生偶然性复位操作，并且重新从头运行用户程序，那么将会带来极大的负面影响或破坏性后果。例如，单片机控制的面包机，在一次加工面包的过程中，会经历搅拌、加热等工序;假若其间发生意外复位并且重新从头执行程序，则会导致成为废品或者烧焦。电脑控制的手术机器人，在一次手术过程中如果发生意外复位并且返工，将会带来难以想象的严重后果。电脑控制的导弹，在对准目标发射之后的飞行过程中，如果发生意外复位并且重新从头执行程序，那么将会产生难以预料的结果。

综上所述，单片机在工作过程中，受到意外干扰而进行复位操作，如果说是不可避免的，那么复位之后从何处或在何种背景下开始运行程序，则是可以人为安排的。因此，复位标志位的应用方法实质上就是复位处理程序的编写方法。复位处理程序的处理流程如图2所示。

图2 复位处理程序流程

类似于编写UART串口通信中断服务程序的思路，在进入中断程序之后首先要检测中断标志位，看是一次接收中断(RI=1)还是一次发送中断(SI=1)，然后再进入不同程序分支进行针对性服务。从图2中可以看出，在从复位矢量0000H开始执行用户程序时，首先应该检测复位标志寄存器，判断是电源初始加电还是其他复位源引起的复位或程序计数器PC清零。

① 如果是电源初始加电，则进行原始状态的初始化。这种情况最简单。

② 如果属于程序跑飞引起的软件复位、软硬件复位、非法地址复位，或者人工强行复位，则应该依据具体情况尽量恢复数据或修正参数，以便尽最大可能不影响或少影响程序的正常运行(恢复和修正数据的具体算法这里不再深入探讨)。

③ 如果是欠压复位，则尽量从被打断的程序断点处重新开始执行程序。具体的实现方法和步骤可以是： 复位之前——单片机响应PFO中断请求而进入其服务程序后，保存堆栈指针SP当前值到指定RAM单元，把单片机推入停机状态;复位之后——待电源恢复后， MAX813L得电而从RESET端送出高电平信号，唤醒停机状态下的单片机。若唤醒后的单片机再检测到是欠压复位，则首先复原先前的SP值，再利用一条 RET(或RETI)指令弹出停机之前的程序断点到PC，从而可以继续执行前面的任务。

参考文献

[1] 李学海.PIC单片机实用教程——基础篇/扩展篇. 北京：北京航空航天大学出版社，2002.

[2] 李学海.EM78单片机实用教程——基础篇/扩展篇. 北京：电子工业出版社，2003.

[3] 李学海.凌阳8位单片机——基础篇/提高篇. 北京：北京航空航天大学出版社，2005.

[4] 李学海.PIC单片机原理. 北京：北京航空航天大学出版社，2004.

[5] 李学海.PIC单片机实践. 北京：北京航空航天大学出版社，2004