3.4低功耗控制电路
3.4.1低功耗的实现方法
AT89C2051单片机的CPU有两种节电工作方式即空闲方式和掉电方式，遥控器采用了空闲节电方式。当CPU执行完IDL=1（PCON.0=1）指令后,系统进入空闲工作方式 ，这时内部时钟不向CPU提供，而只供给中断、串行口、定时器部分。遥控器退出低功耗空闲方式电路由与门来实现。当有键按下时，由与门触发外部中断1发生中断，单片机退出空闲工作方式，进入键盘和红外发射程序，结束后又进入低功耗空闲方式待机。使用过程中单片机基本上都处于空闲工作方式，功耗相当低，从而为使用电池电源提供保障。
3.4.2 掉电保护和低功耗的设计 1．掉电保护
在单片机工作时，供电电源如果发生停电或瞬间停电，将会使单片机停止工作。待电源恢复时，单片机重新进入复位状态，停电前RAM中的数据全部丢失，这种现象对于一些重要的单片机应用系统是不允许的。在这种情况下，需要进行掉电保护处理。掉电保护具体操作过程如下。
单片机应用系统的电压检测电路检测到电源电压下降时，触发外部中断（INT0或INT1），在中断服务子程序中将外部RAM中的有用数据送入内部RAM保存。因单片机电源入口的滤波电容的储能作用，可以有足够的时间来完成中断操作。备用电源自切换电路属于单片机内部电路。它由两个二极管组成，当电源电压高于VPD引脚的备用电源电压时，VD1导通，VD2截止，单片机由电源供电；当电源电压降到比备用电源电压低时，二极管VD1截止，VD2导通，单片机由备用电源供电[15]。
备用电源只为单片机内部RAM和专用寄存器提供维持电流，这时单片机外部的全部电路因停电而停止工作，时钟电路也停止工作，CPU因无时钟也不工作。
当电源恢复时，备用电源还会继续供电一段时间，大约10ms，以确保外部电路达到稳定状态。在结束掉电保护状态时，首要的工作是将被保护的数据从内部RAM中恢复过来。
当用户检测到一个掉电保护电路时，立即通过外部中断输入线INT0来中断单片机现行操作。外部中断0服务程序将有关数据信息送入片内RAM保存，然后向P1.0写入0，P1.0输出的这个低电平触发单稳态电路MC755。它输出的脉宽取决于R、C的数值及VCC是否以掉电。如果当单稳态定时输出后，若VCC仍然存在，这是一个假掉电报警，并从复位开始重新操作；若VCC已掉电，则断电期间由单稳态电路给RESET/VPD供电，维持片内RAM处于“饿电
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流”供电状态保存信息，一直维持到VCC恢复为止。
80C51的掉电保护过程则不同。当电压检测电路检测到电源电压降低时，也触发外部中断，在中断服务子程序中，除了要将外部RAM中的有用数据保存以外，还要将特殊功能寄存器的有用内容保护起来，然后对电源控制寄存器PCON进行设置。PCON寄存器的各位定义如下。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SMOD — — — GF1 GF0 PD IDL 其中，SMOD是波特率倍增位，在串行通信中使用。 GF1、GF0：通用标志，由软件置位、复位。 PD：掉电方式控制位，PD=1，则进入掉电方式。 IDL：待机方式控制位，IDL=1，则进入待机方式。
由软件将PD置1，就可以使单片机进入掉电保护状态。这时，单片机的一切工作都停止，只有内部RAM和专用寄存器的内容被保存。掉电保护时的备用电源是通过VCC引脚接入的。当电源恢复正常后，系统要维持10ms的恢复时间后才能退出掉电保护状态，复位操作将重新定义专用寄存器，但内部RAM的内容不变，可将被保护的内容恢复
图3.3 掉电保护电路
2. 低功耗设计
在很多情况下，单片机要工作在供电困难的场合，如野外、井下和空中，对于便携式仪器要求用电池供电，这时都希望单片机应用系统能低供耗运行。以CMOS工艺制造的80C31/80C51/87C51型单片机提供了空闲工作方式。
空闲工作方式（通常也指待机工作方式）是指CPU在不需要执行程序时停止工作，以取代不停的执行空操作或原地踏步等待操作，达到减小功耗的目的。
空闲工作方式是通过设置电源控制寄存器PCON中的IDL位来实现的。
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用软件将IDL位置1，系统进入空闲工作方式。这时，送往CPU的时钟被封锁，CPU停止工作，但中断控制电路、定时/计数器和串行接口继续工作，CPU内部状态如堆栈指针SP、程序计数器PC、程序状态寄存器PSW、累加器ACC及其他寄存器的状态被完全保留下来。
在空闲工作方式下，80C51消耗的电流由正常的24mA将为3mA。 单片机退出空闲状态有如下两种方法。
第一种是中断退出。由于空闲方式下，中断系统还在工作，所以任何中断的响应都可以使IDL位由硬件清零，而退出空闲方式下，单片机就进入中断服务程序。
第二种是硬件复位退出。复位时，各个专用寄存器都恢复默认状态，电源控制寄存器PCON也不例外，复位使IDL清零，退出空闲工作方式。
MCS—51的掉电保护也是一种节电工作方式，它和空闲工作方式一起构成了低功耗工作方式。一旦用户检测到掉电发生，在VCC下降之前写一个字节到PCON，使 PD=1，单片机进入掉电方式。在这种方式下，片内震荡器被封锁，一切功能都停止，只有片内RAM00H—7FH单元的内容被保留。
在掉电方式下，Vcc可降至2V，使片内RAM处于50微安左右的“饿电流”供电状态，以最小的耗电保存信息，Vcc恢复正常之前，不可进行复位；当Vcc正常后，硬件复位10ms即能使单片机退出掉电方式[17]。
在该电路中，退出空闲工作方式采用中断的方法。当遥控键盘上的人任一个按键按下以后，与门输出即为低电平，触发INT1引脚，外部中断1响应，使IDL位清零，退出空闲工作方式，恢复正常状态。其硬件电路如下。
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图3.4 低功耗控制电路
3.5 CPU时钟电路
时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。时钟信号可以有两种方式产生：内部时钟方式和外部时钟方式。 1．内部时钟方式
2051单片机有一个高增益反向放大器，用于构成振荡器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体或陶瓷振荡器，就构成了稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟发生器，见下图，外接晶振时，C1、C2值通常选择为30pF左右；外接陶瓷振荡器时，C1、C2约为47pF。C1、C2对频率有微调作用，震荡频率范围是1.2—12MHz。为了减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定可靠的工作，谐振器和电容应尽可能安装的与单片机芯片靠近。
内部时钟发生器实质上是一个二分频的触发器，其输出信号是单片机工作所需的时钟信号。 2．外部时钟方式
外部时钟方式是采用外部振荡器，外部振荡信号由XTAL2端接入后直接送至内部时钟发生器。输入端XTAL1应接地，由于XTAL2端的逻辑电平不是TTL的，故建议外接一个上拉电阻。
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一般情况下，单片机时钟输入均采用内部时钟方式，外接一个震荡电路，本系统采用内部时钟方式，晶振采用12MHz，其电路如下。
图3.5 AT89C2051时钟电路
3.6 复位电路
3.6.1复位状态
计算机在启动时，系统进入复位状态。在复位状态，CPU和系统都处于一个确定的初始状态或成为原始状态，在这种状态下，所有的专用寄存器都赋予默认值。其复位状态见下表。
表3.1 复位状态各寄存器初值 专用寄存器 PC ACC B PSW SP DPTR P0—P3 IP IE 复位状态 0000H 00H 00H 00H 07H 0000H FFH XXX0 0000B 0XX0 0000B 专用寄存器 TMOD TCON TH0 TL0 TH1 TL1 SCON SBUF PCON 复位状态 00H 00H 00H 00H 00H 00H 00H XXXX XXXXB 0XXX 0000B
3.6.2 复位电路
单片机复位电路包括片内、片外两部分，片外复位电路通过引脚加到内部复
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