剖析单片机各种复位威廉希尔官方网站 原理

在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态：这段时间内让CPU保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。无论用户使用哪种类型的单片机,总要涉及到单片机复位威廉希尔官方网站 的设计。而单片机复位威廉希尔官方网站 设计的好坏,直接影响到整个系统工作的可靠性。许多用户在设计完单片机系统,并在实验室调试成功后,在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象,这主要是单片机的复位威廉希尔官方网站 设计不可靠引起的。

复位威廉希尔官方网站 的工作原理

在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。

** 开机的时候为什么为复位**

在威廉希尔官方网站 图中，电容的的大小是10uf，电阻的大小是10k。所以根据公式，可以算出电容充电到电源电压的0.7倍（单片机的电源是5V，所以充电到0.7倍即为3.5V），需要的时间是10K*10UF=0.1S。也就是说在电脑启动的0.1S内，电容两端的电压是在03.5V增加。这个时候10K电阻两端的电压为从51.5V减少（串联威廉希尔官方网站 各处电压之和为总电压）。所以在0.1S内，RST引脚所接收到的电压是5V~1.5V。在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号，而大于1.5V的电压信号为高电平信号。所以在开机0.1S内，单片机系统自动复位（RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右）。

按键按下的时候为什么会复位

在单片机启动0.1S后，电容C两端的电压持续充电为5V，这是时候10K电阻两端的电压接近于0V，RST处于低电平所以系统正常工作。当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移，电容的电压在0.1S内，从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。根据串联威廉希尔官方网站 电压为各处之和，这个时候10K电阻两端的电压为3.5V，甚至更大，所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。

基本的复位方式

单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。

单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。

1、手动按钮复位

手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平（图1）。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的威廉希尔官方网站 如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。

图1

图2

2、上电复位

AT89C51的上电复位威廉希尔官方网站 如图2所示，只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，下接一个电阻到地即可。对于CMOS型单片机，由于在RST端内部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至1µF。

上电复位的工作过程是在加电时，复位威廉希尔官方网站 通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。

上电时，Vcc的上升时间约为10ms，而振荡器的起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为10MHz，起振时间为1ms；

晶振频率为1MHz，起振时间则为10ms。

在图2的复位威廉希尔官方网站 中，当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0V以下，但是，由于内部威廉希尔官方网站 的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。

另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“l”态。如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，因此，CPU可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。

3、积分型上电复位

常用的上电或开关复位威廉希尔官方网站 如图3所示。上电后，由于电容C3的充电和反相门的作用，使RST持续一段时间的高电平。当单片机已在运行当中时，按下复位键K后松开，也能使RST为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。根据实际操作的经验，下面给出这种复位威廉希尔官方网站 的电容、电阻参考值。图3中：C：＝1uF，Rl＝lk，R2＝10k

图3积分型上电复位威廉希尔官方网站

专用芯片复位威廉希尔官方网站 ：

上电复位威廉希尔官方网站 在控制系统中的作用是启动单片机开始工作。但在电源上电以及在正常工作时电压异常或干扰时，电源会有一些不稳定的因素，为单片机工作的稳定性可能带来严重的影响。

因此，在电源上电时延时输出给芯片输出一复位信号。上复位威廉希尔官方网站 另一个作用是，监视正常工作时电源电压。若电源有异常则会进行强制复位。

复位输出脚输出低电平需要持续三个(12/fcs)或者更多的指令周期，复位程序开始初始化芯片内部的初始状态。等待接受输入信号（若如遥控器的信号等）。

图4上电复位威廉希尔官方网站 原理图

上电复位威廉希尔官方网站 原理分析

5V电源通过MC34064的2脚输入，1脚便可输出一个上升沿，触发芯片的复位脚。电解电容C13是调节复位延时时间的。当电源关断时，电解电容C13上的残留电荷通过D13和MC34064内部威廉希尔官方网站 构成回路，释放掉电荷。以备下次复位启用。

四、上电复位威廉希尔官方网站 的关键性器件

关键性器件有：MC34064。

图5内部结构框图

输入输出特性曲线：

上电复位威廉希尔官方网站 关键点电气参数

MC34064的输出脚1脚的输出(稳定之后的输出)如下图所示：

三极管欠压复位威廉希尔官方网站

欠压复位威廉希尔官方网站 工作原理（图6）w接通电源，＋5V电压从“0V”开始上升，在升至3.6V之前，稳压二极管DH03都处于截止状态，QH01(PNP管)也处于截止状态，无复位电压输出。w当＋5V电源电压高于3.6V以后，稳压二极管DH03反向击穿，将其两端电压“箝位”于3.6V。当＋5V电源电压高于4.3V以后，QH01开始导通，复位电压开始形成，当＋5V电源电压接近＋5V时，QH01已经饱和导通，复位电压达到稳定状态。

图6欠压复位威廉希尔官方网站 图

看门狗型复位威廉希尔官方网站

看门狗型复位威廉希尔官方网站 主要利用CPU正常工作时,定时复位计数器,使得计数器的值不超过某一值;当CPU不能正常工作时,由于计数器不能被复位,因此其计数会超过某一值,从而产生复位脉冲,使得CPU恢复正常工作状态。

典型应用的Watchdog复位威廉希尔官方网站 如图7所示。

此复位威廉希尔官方网站 的可靠性主要取决于软件设计,即将定时向复位威廉希尔官方网站 发出脉冲的程序放在何处。一般设计,将此段程序放在定时器中断服务子程序中。然而,有时这种设计仍然会引起程序走飞或工作不正常。

原因主要是：

当程序“走飞”发生时定时器初始化以及开中断之后的话,这种“走飞”情况就有可能不能由Watchdog复位威廉希尔官方网站 校正回来。因为定时器中断一真在产生,即使程序不正常,Watchdog也能被正常复位。为此提出定时器加预设的设计方法。

即在初始化时压入堆栈一个地址,在此地址内执行的是一条关中断和一条死循环语句。在所有不被程序代码占用的地址尽可能地用子程序返回指令RET代替。

这样,当程序走飞后,其进入陷阱的可能性将大大增加。而一旦进入陷阱,定时器停止工作并且关闭中断,从而使Watchdog复位威廉希尔官方网站 会产生一个复位脉冲将CPU复位。

当然这种技术用于实时性较强的控制或处理软件中有一定的困难

图7看门狗型复位威廉希尔官方网站

**比较器型复位威廉希尔官方网站

比较器型复位威廉希尔官方网站 的基本原理如图8所示。**

上电复位时,由于组成了一个RC低通网络,所以比较器的正相输入端的电压比负相端输入电压延迟一定时间。而比较器的负相端网络的时间常数远远小于正相端RC网络的时间常数,因此在正端电压还没有超过负端电压时,比较器输出低电平,经反相器后产生高电平。

复位脉冲的宽度主要取决于正常电压上升的速度。由于负端电压放电回路时间常数较大,因此对电源电压的波动不敏感。

但是容易产生以下二种不利现象：

（1）电源二次开关间隔太短时,复位不可靠;

（2）当电源电压中有浪涌现象时,可能在浪涌消失后不能产生复位脉冲。

为此,将改进比较器重定威廉希尔官方网站 ,如图9所示。这个改进威廉希尔官方网站 可以消除第一种现象,并减少第二种现象的产生。

为了彻底消除这二种现象,可以利用数字逻辑的方法与比较器配合,设计如图9所示的比较器重定威廉希尔官方网站 。

此威廉希尔官方网站 稍加改进即可作为上电复位与看门狗复位威廉希尔官方网站 共同复位的威廉希尔官方网站 ,大大提高了复位的可靠性。

图8比较器型复位威廉希尔官方网站

图9改进型比较器型复位威廉希尔官方网站