单片机复位电路的可靠性分析精华版
你该了解的单片机复位电路
你该了解的单片机复位电路
影响单片机系统运行稳定性的因素可大体分为外因和内因两部分:
1、外因
射频干扰，它是以空间电磁场的形式传递在机器内部的导体（引线或零件引脚）感生出相应的干扰，可通过电磁屏蔽和合理的布线/器件布局衰减该类干扰；
电源线或电源内部产生的干扰，它是通过电源线或电源内的部件耦合或直接传导，可通过电源滤波、隔离等措施来衰减该类干扰。
2、内因
振荡源的稳定性，主要由起振时间频率稳定度和占空比稳定度决定起振时间可由电路参数整定稳定度受振荡器类型温度和电压等参数影响复位电路的可靠性。
二、复位电路的可靠性设计
1、基本复位电路
复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。
为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开
关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。
图1所示的RC复位电路可以实现上述基本功能，图3为其输入-输出特性。
但解决不了电源毛刺（A点）和电源缓慢下降（电池电压不足）等问题而且调整RC 常数改变延时会令驱动能力变差。
左边的电路为高电平复位有效右边为低电平Sm为手动复位开关Ch可避免高频谐波对电路的干扰
图2所示的复位电路增加了二极管，在电源电压瞬间下降时使电容迅速放电，一定宽度的电源毛刺也可令系统可靠复位。
图3所示复位电路输入输出特性图的下半部分是其特性，可与上半部比较增加放电回路的效果
使用比较电路，不但可以解决电源毛刺造成系统不稳定，而且电源缓慢下降也能可靠复位。
图4 是一个实例当VCC x (R1/(R1+R2) ) =0.7V时，Q1截止使系统复位。
Q1的放大。
单片机复位电路
单片机复位电路汇总复位电路的作用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电路的设计。
而单片机复位电路设计的好坏,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电路设计不可靠引起的。
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。
手动按钮复位的电路如所示。
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12、上电复位AT89C51的上电复位电路如图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，复位电路通过电容加给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。
51单片机复位电路设计方案
51单片机复位电路设计方案单片机复位电路是一个重要的设计方案，它负责在单片机系统上电或复位时提供稳定且可靠的复位信号。
在这篇文章中，我将详细介绍关于51单片机复位电路设计方案的内容。
首先，我们需要了解什么是复位电路以及其作用。
复位电路是一种用于将电路或系统恢复到初始状态的电路。
在单片机系统中，复位电路主要用于在上电或复位时将单片机恢复到初始状态，并使其能够正常运行。
设计一个稳定可靠的51单片机复位电路需要考虑以下几个方面：1.复位信号的稳定性：复位信号应在一定时间内保持稳定，以确保单片机能够正确复位。
在电源上电或复位时，电压会有漂移或干扰，因此需要使用适当的电源抗扰动技术来确保复位信号的稳定性。
2.复位电路的响应时间：复位电路应能够在尽可能短的时间内产生复位信号，以确保单片机能够及时进入复位状态。
通常情况下，复位信号的响应时间应小于单片机的启动时间。
3.复位电路的保护机制：复位电路应具有过压、过流和电源反接保护功能，以防止由于异常情况导致单片机受损。
基于以上几个方面的要求，下面是一种常见的51单片机复位电路设计方案：1.采用稳压芯片：稳压芯片可以提供稳定的电源电压，从而保证复位信号的稳定性。
常见的稳压芯片有LM7805、LM1117等，可以根据实际需求选择合适的稳压芯片。
2.使用电源滤波元件：电源滤波元件如电容和电感可以滤除电源中的噪声和干扰，保证复位电路高质量的输出。
可以使用合适的电容和电感组合构建一个有效的电源滤波电路。
3.添加复位延时电路：复位延时电路可以延迟复位信号的产生，在电源上电或复位时给单片机一定的启动时间。
可以使用RC电路或者定时器芯片等构建复位延时电路。
4.引入保护电路：保护电路可以保护复位电路不受异常情况的干扰，常见的保护电路包括过压保护电路、过流保护电路和反接保护电路等。
可以选择合适的保护元件，如稳压二极管、保险丝等来构建保护电路。
以上是一种基于常见设计要求的51单片机复位电路设计方案，可以根据实际应用需求进行调整和改进。
单片机复位电路设计与研究
单片机复位电路设计与研究作者：张泽宇来源：《电子技术与软件工程》2013年第22期摘要在单片机应用系统中，为保证系统中单片机能够工作稳定可靠，复位电路是必不可少的环节。
单片机复位电路设计可靠性直接影响到整个系统工作的可靠性。
在文中进行了几种方式复位电路的特性分析，得出了试验结论。
【关键词】复位电路时钟可靠性1 引言目前单片机广泛应用在机电、医疗、仪器仪表、工业自动化等多个方面。
目前市场上比较流行的单片机是Intel公司的MCS51系列和MCS96系列单片机、Motorola公司的M6800系列单片机。
无论使用何种单片机，复位电路的都是非常重要的，单片机复位电路的可靠性直接决定了整个单片机系统的可靠性。
文中以Intel公司的MCS51系列单片机为例进行论述。
单片机在启动时都必须设计复位电路，复位电路复位单片机，使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，当复位状态结束时使单片机脱离复位状态，从初态开始工作。
当单片机初始通电和工作时受到电压干扰时，电源会出现不稳定状态，为使单片机工作稳定，需在单片机的复位管脚输入一定延时时间的低电平复位信号，延时后将此复位信号拉为高电平。
2 工作原理单片机复位电路的基本功能是在单片机上电工作时为单片机复位管脚提供一定延时周期的复位信号，为保证系统工作稳定，延时周期应保证系统电源稳定后再持续几个状态周期目前的复位电路分为两种类性：低电平复位和高电平复位。
低电平复位就是在单片机上电后，复位电路输出低电平信号，当电源及系统稳定后，复位电路输出高电平信号，复位结束；高电平复位和低电平复位原理相同，不同之处在于初始态为高电平。
3 工作方式针对目前主流复位电路的设计进行了详细比较。
3.1 RC控制上电及手动复位电路如图1所示，复位电路由两个电容、一个电阻及一个复位开关组成。
在接通电源瞬间，电容C77呈现短路状态，RST端为高电平状态，随着电容C77的充电过程结束，RST呈现低电平状态，完成高电平复位过程。
单片机系统中复位电路的可靠性分析与设计
单片机系统中复位电路的可靠性分析与设计作者：苏伟华来源：《电子技术与软件工程》2018年第09期摘要单片机系统复位电路能否在规定的时间内完成复位工作，对于系统的整体运行具有关键性的影响。
基于此，本文对单片机系统复位电路的组成和各项参数进行系统分析，并在此基础上进一步探索单片机系统复位电路的可靠性，设计了单片系统接口芯片复位的方法，旨在为关注这一领域的人士提供一些可行性较高的参考意见，提升单片机系统复位电路的稳定性与可靠性。
【关键词】单片机系统复位电路抗干扰性能随着电子信息的发展和电子产品在我国国民经济领域重要性的提高，各界对于我国电路系统的设计，尤其是电路系统内部的单片机系统复位电路可靠性关注程度越来越高。
单片机系统复位电路结构虽较为简单，但却决定着电路系统能否正常启动，因此，在设计的过程中需要考虑复位电路的抗干扰能力。
如何对单片机系统复位电路的可靠性进行分析和设计，提升系统的性能，成为电子领域工作人员的工作重点之一。
1 单片机系统复位电路的组成与参数单片机系统复位电路会受到外部环境当中的噪声干扰，在受到干扰之时会直接导致单片机系统复位电路的复位端口发生异常，进而引起系统内部CPU的某些接口电路以及寄存器等发生错误复位。
因此，在对单片机系统复位电路的进行可靠性分析以及设计更加合理的单片机系统复位电路时，需要综合考虑不同系统的抗干扰能力，在选择单片机系统复位电路时就需要重视各部分的参数和具体的结构组成。
通常情况下，单片机系统复位电路需要具备上电自复位功能以及上电按钮复位功能等两个部分。
例如，在电路系统内部通常使用的MCS-51单片机，在具体应用的过程中，复位脉冲可能会达到两个机器周期的高电平宽度，若在此时的系统采用12MHz的晶振，那么一个机器周期为1μs，所以此时的复位脉冲至少需要达到2μs。
但是根据相关领域的调查和研究结果显示，在实际的操作系统当中，系统的电源上升时间和振荡时间需要被充分考虑，当系统整体的电源上升时间为lOms时，此时的振荡器振动频率会直接影响振荡器的起振时间，在10MHz时为Ims，当在1MHz时振荡频率为lOms。
单片机复位电路分析
单片机复位电路分析单片机是一种高度集成的电子器件，具有处理和控制电子信号的能力。
在单片机工作中，复位电路是非常重要的一部分，它确保单片机启动和工作的可靠性。
本文将分析单片机复位电路的原理、设计和应用。
一、复位电路的原理复位电路是单片机系统中的一个重要电路，其主要功能是在单片机上电时将其内部各个逻辑单元置于初始状态，使单片机能够从设计好的程序的第一步开始执行。
复位电路主要用于以下几个方面：1.启动时复位：当单片机上电时，由于各个逻辑单元的初始状态不确定，复位电路将所有逻辑单元复位到初始状态，确保单片机从正确的程序入口开始执行。
2.系统异常复位：当系统出现异常情况，例如主频异常、IO端口错误等情况时，复位电路可以将单片机复位到初始状态，以恢复系统的正常工作。
3.软件复位：单片机内部通常有一些特殊指令可以触发软件复位，使单片机从程序的第一步开始执行。
复位电路通常由复位源、复位信号检测和复位控制三个基本部分组成。
复位源是指导致单片机复位的异常电子信号，常见的复位源有电源电压异常、晶振频率异常等。
复位信号检测是判断复位源信号的有效性，通常采用复位信号检测电路和复位信号延时电路。
复位控制是根据复位源和复位信号检测的结果，控制单片机逻辑单元的复位。
二、复位电路的设计复位电路的设计需要考虑以下几个因素：1.复位源的选择：根据具体应用需求选择复位源，常见的复位源有电源电压、晶振频率等。
复位电源通常采用稳压电源，并通过滤波电路和限流电路保证稳定的复位电压。
2.复位信号检测：复位信号检测电路用于检测复位源信号的有效性，并产生复位信号。
常见的复位信号检测电路有电压比较电路、门电路等。
复位信号延时电路用于保证在复位信号稳定后再进行复位操作，通常采用RC延时电路或者门延时电路。
3.复位控制：复位控制电路根据复位信号检测的结果，控制单片机各个逻辑单元的复位。
通常采用门电路实现复位控制，可以通过AND门或者OR门的连接实现复位控制逻辑。
单片机复位电路设计
单片机复位电路设计一、概述影响单片机系统运行稳定性的因素可大体分为外因和内因两部分:1、外因射频干扰，它是以空间电磁场的形式传递在机器内部的导体（引线或零件引脚）感生出相应的干扰，可通过电磁屏蔽和合理的布线/器件布局衰减该类干扰；电源线或电源内部产生的干扰，它是通过电源线或电源内的部件耦合或直接传导，可通过电源滤波、隔离等措施来衰减该类干扰 。
2、内因振荡源的稳定性，主要由起振时间频率稳定度和占空比稳定度决定。
起振时间可由电路参数整定稳定度受振荡器类型温度和电压等参数影响复位电路的可靠性。
二、复位电路的可靠性设计1、基本复位电路复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。
为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。
图1所示的RC复位电路可以实现上述基本功能，图3为其输入-输出特性。
但解决不了电源毛刺（A 点）和电源缓慢下降（电池电压不足）等问题 而且调整 RC 常数改变延时会令驱动能力变差。
左边的电路为高电平复位有效右边为低电平 Sm为手动复位开关 Ch可避免高频谐波对电路的干扰。
图1 RC复位电路图2所示的复位电路增加了二极管，在电源电压瞬间下降时使电容迅速放电，一定宽度的电源毛刺也可令系统可靠复位。
图3所示复位电路输入输出特性图的下半部分是其特性，可与上半部比较增加放电回路的效果图2 增加放电回路的RC复位电路使用比较电路，不但可以解决电源毛刺造成系统不稳定，而且电源缓慢下降也能可靠复位。
图4 是一个实例 当 VCC x(R1/(R1+R2) ) = 0.7V时，Q1截止使系统复位。
Q1的放大作用也能改善电路的负载特性，但跳变门槛电压 Vt 受 VCC 影响是该电路的突出缺点，使用稳压二极管可使 Vt 基本不受VCC影响。
见图5，当VCC低于Vt(Vz+0.7V)时电路令系统复位。
图3 RC复位电路输入-输出特性图4 带电压监控功能的复位电路图5 稳定门槛电压图6 实用的复位监控电路在此基础上,增加延时电容和放电二极管构成性能优良的复位电路,如图6所示。
单片机复位问题的分析与研究
相 关 的系 统 复 位 。 关 键 词 ：复 位 ；单 片 机 ；抗 干 扰 ；可 靠 性
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｓ ＣＭ ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ｔ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｓ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｉ ｒ ｔ ｉ ｃ ａ １ ． Ｔｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｅ ｘ ｐ ｏ ｕ ｎ ｄ ｓ ｈｅ ｔ
⑤ 看 门狗复位 （ Ｗａ ｔ ｃ ｈ ｄ ｏ ｇ ｔ ｉ ｍｅ ｒ ｒ ｅ ｓ ｅ ｔ ） ⑥ 系统时钟复位 （ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ｌ ｏ ｃ ｋ ｒ ｅ ｓ ｅ ｔ ）
为 例 ，较全 面地 阐述 了单 片机 的复位 和抗 干扰 问题 ，并 就 如何保证 单片机 系统 运行可靠性 进行 了分 析 ，介绍 了
几种相关 的系统 复位 。
⑦ 修整数据复位 （ Ｔ ｉ ｒ ｍｍ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｔ ａ ｒ ｅ ｓ ｅ ｔ ）
⑧Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｂ ｙ ｒ ｅ ｓ ｅ ｔ
复位产生系统框图 （ 见图 １ ）。
图 １ 复位产生系统框
９５ ２ ０ １ ４ 年０ ８ 月
系统 复位在单 片机 系统 中不 可缺少 ，其好坏影 响整
个单 片机应用 系统的可靠性 。在现有 家电控制 系统复杂 环境 下 ，分析复位 产生原 因是单片机应 用可靠 系统设计 的依据 ， 通过复位原因分析 ， 合 理设计单 片机外 围电路（ 如
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单片机复位电路的可靠性分析
单片机复位电路的可靠性分析
摘要：总结了目前使用比较广泛的四种单片机复位电路，为微分型、积分型复位电路建立了数学模型，并比较了它们在使用中的可靠性，同时介绍了专用复位芯片。
最后提出了设计复位电路应注意的问题及提高抗干扰性的措施。
关键词：复位死机可靠性
单片机目前已被广泛地应用于家电、
医疗、仪器仪表、工业自动化、航空航天
等领域。
市场上比较流行的单片机种类主
要有Intel公司、Atmel公司和Philip公
司的8051系列单片机，Motorola公司的
M6800系列单片机，Intel公司的MCS96
系列单片机以及Microchip公司的PIC系
列单片机。
无论用户使用哪种类型的单片机，总
要涉及到单片机复位电路的设计。
而单片机复位
电路设计的好坏，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电路设计不可靠引起的。
图1是一个单片机与大功率LED八段显示器共享一个电源，并采用微分复位电路的实例。
在这种情况下，系统有时会出现一些不可预料的现象，如无规律可循的“死机”、“程序走飞”等。
而用仿真器调试时却无此现象发生或极少发生此现象。
又如图2所示，在此图中单片机复位采用另外一种复位电路。
在此电路的应用中，用户有时会发现在关闭电源后的短时间内再次开启电源，单片机可能会工作不正常。
这些现象，都可认为是由于单片机复位电路的设计不当引起的。
目前为止，单片机复位电路主要有四种类型：（1）微分型复位电路；（2）积分型复位电路；（3）比较器型复位电路；（4）看门狗型复位电路。
另外，Maxim等公司也推出了专用于复位的专用芯片[1]。
1 复位电路的数学模型及可靠性分析
1.1 微分型复位电路
微分型复位电路的等效电路如图3所示。
以高电平复位为例。
建立如下方程：
电源上电时，可以认为Us为阶跃信号，即。
其中U0是由于下
拉电阻R在CPU复位端引起的电压值，一般为0.3V以
下。
但在实际应用中，Us不可能为理想的阶跃信号。
其主要原因有两点：（1）稳压电源的输出开关特性；（2）设计人员在设计电路时，为保证电源电压稳定性，往往在电源的输入端并联一个大电容，从而导致了Us不可能为阶跃信号特征。
由于第一种情况与第二种情况在本质上是一样的，即对Us的上升斜率产生影响，从而影响了的URST的复位特性。
为此假Us的上升斜率为k，从0V～Us需要T时间，即：
当T<<τ时，Us上电时可等效为阶跃信号。
与前相同，当T>>τ时，令A=T/τ，则：
即此时的复位可靠性较前面的好。
另一种情况就是设计人员将一些开关性质的功率器件，如大功率LED发不管与单片机系统共享一个稳压电源，而单片机系统的复位端采用微分复位电路，由此也将造成复位的不正常现象。
具体分析如图4所示。
将器件等效为电阻RL，其中开关特性即RL很小或RL很大两种工作状态。
而稳压电源的基本工作原理是：ΔRL→ΔI→ΔU→-ΔI→-ΔU。
从中可以看出，负载的变化必然引电流的变化。
为了分析简单，假设R>RL，并且R>>R0.这样，可以近似地钭以上电路网络看作两个网络的组合，并且网络之间的负载效应
可以忽略不
计。
第一个
电路网络等效
为一个分压电
路。
当RL从
RLmin→Rlmax 时，使其变化为阶跃性持，则UA为一个赋的阶跃信号。
UA（t）=[Rlmax/(Rlmax+R0)]U t≥0
UA(t)=[Rlmin/(Rlmin+R0)]U t<0
用此阶跃信号作为第二个电路网络，一阶微分电路的输入，则可得下式：
(d/dt)UA(t)=(1/RC)URST(t)+(d/dt)URST(t)
URST(0)=0
解之得：
从上式可以看出，由于负载的突变和稳压电源的稳压作用，将在复位端引入一个类脉冲，从而导致CPU工作不正常。
1.2 积分型复位电路
此电路的等效电路如图5所示。
仍以高电平复位为例，同样可以建立如下方程：
当系统上电时，假设Us(t)=AU（t）为阶跃函数，U0=0，则：
当反相器正常工作后，Uc若仍能保持在VIL以下，则其输出就可以为高电平；而且如果从反相器正常工作后开始，经过不小于复位脉冲宽度的时间TR后，Uc才能达到VIL以上，那么上电复位就能保证可靠。
所以在实际应用中，设计人员常常将R、CF的值增大以提高时间常数，并且应用具有斯密特输入的CMOS反相器以提高抗干扰性。
然而此复位电路常常在二次电源开关相对较短的时间间隔情况下出现异常。
这主要是由于放电回路与充电回路相同，导致放电时间常数较大，从而导致UC电压下降过度。
为此有文献[2]介绍如图6所示的改进电路。
从图6可以看出放电回路的时间常数一般远远小于充电时间常数。
这时，上面所提到的重复开关电源而造成上电复位不可靠的现象就可以得到控制。
然而，由于放电时间常数过短，降低了此复位电路在工作中对电源电压波动的不敏感性。
例如，当电源电压有波动时，此时由于放电过快，从而有可能造成Uc
低于反相器的VIL电压值，带来不必要的复位脉冲。
此现象在单片机工作于Sleep方式与Active。