常见的几种单片机复位电路分析

２００４年第３期第６卷（总第２５期）淮南师范学院学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＵＡＩＮＡＮＮＯＲＭＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＮｏ．３，２００４ＧｅｎｅｒａｌＮｏ．２５，Ｖ０１．６常见的几种单片机复位电路分析史艳琼，杨国诗（淮南联合大学机电系，安徽淮南２３２００１）［摘要】文章介绍了目前使用较广泛的四种单片机复位电路：微分型复位电路，积分型复位电路，比较型复位电路，看门狗型复位电路。

分析这四种复位电路在使用中存在的问题，并给出了解决方案。

【关键词】单片机；复位；死机［中图分类号］ＴＰｌ７［文献标识码】Ａ［文章编号］１００９—９５３０（２００４）０３—００４２—０３在当今新科学技术飞速发展的年代里，单片机的应用已越来越受到人们的重视，它被广泛的应用于家电、医疗、智能仪表、工业自动化等各个领域。

目前市场上较为流行的单片机有ｈ纠公司和Ｐｈｉｌｉｐ公司的８０５１系列单片机，Ｍｏｔｏｒｏ／ａ公司的Ｍ６８００系列单片机。

ｈ纠公司的ＭＣＳ９６系列单片机以及Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ公司的ＰＩＣ系列单片机。

无论哪种单片机，都会涉及到复位电路。

如果复位电路不可靠，在工作中就有可能出现“死机”，“程序走飞”等现象。

所以，一个单片机复位电路的好坏，直接影响到整个系统工作的可靠性。

目前我国常见的单片机复位电路大体可分为四大类：（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。

下面就以上几种单片机复位电路作一下简要分析。

为大家在今后选用和设计复位电路提供一些思路和经验。

１微分型复位电路其等效电路模型如图１所示。

Ｖ。

叫卜一Ｖ嫩加图１微分型复位电路下面以高电平复位为例来分析。

假设ｔ＝０时刻电源上电，Ｖｃｃ可认为一理想的阶跃信号。

由一阶电路的三要素法可知其复位点的电位：Ｖｓｓｒ（ｔ）＝Ｖｃｃｅｌｎ（ｔ＞Ｏ）其中ｒ＝ＲＣ，考虑到下拉电阻Ｒ在复位端也会引起一定的电压ｚ▲Ｖｍ－ｒ。

其值一般小于０．３伏。

所以有ｖＪ酐（￡）＝Ｖｃｃｅ－ｔ／‘＋Ａｖａｓｔ≈Ｖｃｃｅ１，７（ｔ＞Ｏ）但是在实际应用中，Ｖｃｃ不可能为一理想的阶跃信号，其主要原因是：①由稳压电源的输出特性可知，Ｖｃｃ不可能瞬间上升到稳态；⑦为保证稳压电源的稳定性，往往在电源的输入端并联一个大滤波电容，从而导致了Ｖｃｃ不可能瞬间达到稳态。

所以，我们可将Ｖｃｃ等效为如下信号。

能较为客观的反映实际工作情况：‰（ｔ）：ｆｋｔ０≤‘≤∽ＩＶｃｃｔ＞ｔｒ经过计算。

其响应为：‰（ｆ）＝走ｒｅ－ｔ／‘（ｅ州７—１）（￡＞Ｏ）可将上式整理为：璐（ｔ）＝七ｔｒｅ一∥７｝（ｅ什，７—１）／ｔｒ／ｒ｝（｝＞０）＝Ｖｃｃｅ一‘，ｒｌ（ｅｔｅｌｒ一１）／ｔｒ／ｒ｝（ｔ＞０）由于对于函数，（，２７）＝（，一１）／ｘ，其导数厂（ｚ）＝１／ｘ，在ｚ＞０的范围内为一增函数，所以随着ｔｒ／ｒ的增大ｅ”／‘一１）／ｔｒ／ｒ也增大。

当ｔｒ＜＜ｒ，（ｅ卅。

一１）／ｔｒ／ｒ＜＜１，所以ｙ附＜＜Ｖｃｃｅ。

，ｒ，即在￡＝０的时候，Ｖｓｓｒ（Ｏ）较·【收稿日期］２００４—０２—１９［作者简介】史艳琼（１９７７一），女，河北井陉人，淮南联合大学机电系助教。

杨国诗（１９６０一），男，上海市人，淮南师范学院副教授。

研究方向为：计算机控制系统。

　万方数据小．复位性能较差。

当ｔｒ＞＞ｒ，（ｅｔｒ／７—１）／ｔｒ／ｒ＞＞１，所以ＶＲＳＴ＞＞Ｖｃｃｅ１／ｒ，即在ｔ＝０的时候，ｙ浙（０）较大。

复位性能较好。

除上述情况之外，还有一种情况，许多开关性质的功率器件与单片机共享一个电源，如用于显示用的发光二极管。

当进行开关性质的转换时，也会对复位电路造成一定的影响。

其等效电路模型如图２所示。

稳压申．源二№Ｔ上，ｒ’ｐ‘Ｌ冀’‘Ｔ上上们可采用增大ＲＣ值来放慢电容的充电速度来达到这个目的。

对于反相器，可采用有较大噪声容限的ＣＭＯＳ系列，以增强其抗干扰能力。

但是由于这个电路的充放电回路完全相同，导致放电速度较慢，如两次复位连续进行或相隔时间较短的话，则很难在ＲＳＴ端得到高电平信号，造成复位异常。

为改善这种状况，就要尽量减小放电回路的时间常数，可在充电电阻旁并联一个二极管，如图４所示。

二极管ＩＮ４１４８为电容在掉电情况下提供了一条迅速放电通路，可保证在掉电和上电之问间隔非常短的情况下，还能使单片机正常复位。

ｖｃｃ图２与开关性质的功率器件共享一个电源的微分型复位电路ＩＮ４１４￥开关型器件用可变电阻ＲＬ来等效，当时开关闭合ＲＬ＝ＲＬｒａｉｎ，当开关断开时ＲＬ＝ＲＬｍａｘ。

我们来计算一下当开关性质转换时，Ａ点电位的变化情况：开关闭合时，ｎ＝（ＲＬｍｉｎ／ＲＬｒａｉｎ＋Ｒｏ）ｖｃｃ开关断开时，ｖＡ＝（ＲＬｍａｘ／ＲＬｍ（ｔｘ＋Ｒｏ）Ｖｃｃ在开关性质转换时，ｖ。

相当于一个阶跃信号，此时的ＶＡ加在复位电路上，必然会在ＲＳＴ端得到一个正的尖脉冲信号。

有可能导致复位电路误操作。

从而使ＣＰＵ不能正常工作。

２积分型复位电路其等效电路模型如图３所示。

ｖｎｌ——一１址图３积分型复位电路同样以高电平复位为例分析。

假设ｔ＝０时刻电源上电，Ｖｃｃ可认为一理想的阶跃信号，由一阶电路的三要素法可知其复位点Ｂ点的电位％满足下列关系：ＶＢ＝、，“（１一ｅ一‘／。

）（￡＞Ｏ）其中ｒ＝ＲＣ。

当反向器导通后，若ｖＢ能满足：ｖＢ＜％～（允许低电平输入的最大值），则在ＲＳＴ端可得到一个高电平信号，只要这个高电平信号维持到使ＲＳＴ复位完成，就可实现复位。

我＇’月ｌ王驺Ｋ０Ｒ【图４改进的积分型复位电路３比较型复位电路其等效电路模型如图５所示。

Ｖ匿ｒ图５比较型复位电路仍以高电平为例来分析。

上电时，由于电容Ｃ上的电压不能突变，导致运算放大器ｕ＋的电位变化滞后于ｕ一的变化，使运算放大器－Ｉ－作于负饱和状态，在ＲＳＴ端可得到一高电平信号。

只要这个高电平信号能维持到使ＲＳＴ端复位完成即可。

这就要求Ｕ＋的上升速度应该较慢。

同样可采用增大电阻Ｒ３，Ｒ４值的方法来实现。

在这个电路中Ｒ３，Ｒ４的值为５１ｋ和６８ｋ即是为达到上述目的而设置的。

但是，这个电路也有缺点，其反向相端的时间常数也较大，也会造成若连续复位的时间间隔较短的话，同样会造成无法复位的现象，为此可采用图６，此电路可加快反向端的放　万方数据电速度，从而改进了复位性能。

一、Ｗａｔｃｈｄｏｇ型复位电路：其等效电路模型如图七所示。

看门狗型复位电路是利用定时计数复位进行工作的。

当ＣＰＵ正常工作时，定时计数器的值不会超出某一给定的值；当ＣＰＵ工作不正常时，定时计数器会超出给定值而产生一个复位脉冲，使ＣＰＵ复位。

这种复位电路的复位性能主要在于软件设计，一般将复位程序放在定时器中断服务子程序中。

但是，当ＣＰＵ不正常发生在定时器初始化的时候或开中断之后的话。

则Ｗａｔｃｈｄｏｇ复位电路无法发挥复位功能。

在有些资料中则介绍了可采用定时器加预设的方法。

即在初始化时压入堆栈一个地址，地址内执行～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方尽可能的使用子程序返回指令。

这样当ＣＰＵ出现异常时候，进入陷阱的机会就会增多，一旦进入陷阱，定时器停止工作且关闭中断，从而产生一个复位脉冲，使ＣＰＵ复位。

ｎ砒５ｌｘ几∞ｊ１稍撕～ｌ·ｌ一ＵＲ３昭划１１４１７ａｉ三图６改进的比较型复位电路图７看门狗型复位电路以上四种复位电路在使用中应根据具体情况加以选择。

此外，目前市场上还有许多流行的专用复位芯片，其工作原理都可根据上述四种基本的复位电路来分析。

由此可见，掌握上述复位电路对今后分析和设计复位电路是有较大实际意义的。

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１９９８［４］袁旭军，庄松林．单片机复位电路的可靠性分析【Ｊ］．电子技术应用，２００２，２８（１１）：１９—２１ＡｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｅｖｅｒａｌＣｏｍｍｏｎＴｙｐｅｓＲｅｓｅｔＣｉｒｃｕｉｔｆｏｒｔｈｅＳｉｎｇｌｅＣｈｉｐＭｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒＳｈｉＹａｎｑｉｏｎｇ，ＹａｎｇＧｕｏｓｈｉ（ＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｐａｒｔｍｅｎｔ，ＨｕａｉｎａｎＵｎｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ２３２００１）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｆｏｕｒｃｏｍｍｏｎｔｙｐｅｓｒｅｓｅｔｃｉｒｃｕｉｔｓｆｏｒｔｈｅｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒａｔｐｒｅｓｅｎｔ．Ｔｈｅｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ，ｉｎｔｅｇｒａｌ，ｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄｗａｔｃｈｄｏｇｒｅｓｅｔｃｉｒｃｕｉｔｓ．ＩｔａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅｑｕｅｓｔｉｏｎｓｔｈａｔｗｅｐｒｏｂａｂｌｙｍｅｅｔｄｕｒｉｎｇｕｓｉｎｇｔｈｅｍａｎｄｇｉｖｅｓｓｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｔＯｓｏｌｖｅｔｈｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ；ｒｅｓｅｔ；ｓｙｓｔｅｍｈａｌｔｅｄ　万方数据常见的几种单片机复位电路分析作者：史艳琼， 杨国诗作者单位：淮南联合大学,机电系,安徽,淮南,232001刊名：淮南师范学院学报英文刊名：JOURNAL OF HUAINAN TEACHERS COLLEGE年，卷(期)：2004，6(3)被引用次数：1次1.何立民MCS-51系列单片机应用系统设计 19892.王柏林单片机系统设计的误区与对策[期刊论文]-电子技术应用 2002(02)3.石广范8098单片机原理及应用 19984.袁旭军.庄松林单片机复位电路的可靠性分析[期刊论文]-电子技术应用 2002(11)1.期刊论文于进杰.方龙.杨道驰.李学武单片机复位时间的优化设计探讨-电脑与信息技术2010,18(2)MCS-51单片机的复位是靠外部电路实现的.复位时间的确定是设计申一个很关键的参数,在实际运行环境中,复位时间偏长,可能会导致应用系统在该复位的时候没有复位,导致系统出错;反之亦然.由此给出一个简单易行的复住电路.2.期刊论文黎晖.魏光辉.汤小慷.LI Hui.WEI Guang-hui.TANG Xiao-kang单片机复位电路的可靠性与抗干扰分析-兵工自动化2007,26(2)单片机复位电路参数的选定须在振荡稳定后保证复位高电平持续时间大于2个机器周期.电源掉电时复位电路中电容通过二极管迅速放电,待电源恢复正常时实现可靠复位,避免单片机系统在运行中突然掉电或电压跌落而又立即恢复,从而达到抗干扰的作用.在印刷电路板上,单片机复位端口处可并联0.01～0.1μF高频电容,以抑制电源高频噪声干扰或配置施密特电路,以进一步提高对串入噪声的抑制.3.期刊论文李丽.LI Li单片机复位电路的抗干扰设计-辽宁师专学报（自然科学版）2009,11(4)在单片机应用系统中,复位电路能否可靠工作对整个微机系统能否可靠运行至关重要.讨论单片机复位电路抗干扰设计应注意的一些问题,并提出解决方法.4.期刊论文孟昕元.田效伍.范峥微分型单片机上电复位电路的性能分析-河南机电高等专科学校学报2004,12(3) 建立了微分型单片机上电复位电路的数学模型,并在此基础上对其性能进行了分析.解释了在电源附加大滤波电容情况下单片机不能够可靠复位的原因,最后提出了设计微分型上电复位电路应注意的问题.5.期刊论文杨杰.周兰兰单片机系统非正常复位的判断与处理-电子测试2009,""(11)单片机以其超小型化、高可靠性和高性价比的特点,广泛应用于各个领域.在实验室设计的符合要求的单片机测控系统置于现场后,常常会受到现场各种各样的干扰,所以对单片机测控系统的可靠性提出了更高的要求.在单片机测控系统因干扰复位或掉电后复位均属非正常复位.本文主要分析了单片机系统的非正常复位的类型,针对不同类型的非正常复位分别提出了系统自恢复运行的处理方法,并给出了相应方法的软件处理流程.本文中的方法在实际使用中取得了较好的效果.6.期刊论文王晖.薛永存.WANG Hui.XUE Yongcun基于MCS-51单片机的复位电路抗干扰分析与设计-现代电子技术2006,29(8)随着单片机在各个行业的广泛应用,其可靠性、安全性成为一个非常突出的问题.而单片机应用系统中的复位电路能否可靠工作对整个微机系统可靠运行至关重要.对常用复位电路中存在的一些问题进行了分析,并提出了解决方法.7.期刊论文吴秋宁.邵建龙.吕英英.张志宏.肖文博.Wu Qiuning.Shao Jianlong.Lv Yingying.Zhang Zhihong. Xiao Wenbo提高单片机测控系统的抗干扰能力的研究-电子测量技术2010,33(2)由于单片机测控系统工作环境的多样性,系统受干扰影响的可能性加大,严重时导致系统工作不正常.以泡沫式生态厕所设备间控制器的设计为例,分析了测控系统中电源,I/O通道及继电器应用中的干扰,从硬件设计、软件编程两方面讨论了单片机的抗干扰技术.实际测试表明,采用抗干扰措施后,整个单片机测控系统的稳定性和可靠性得到了很大的提高.8.期刊论文包国彬.张建民.刘嬴.BAO Guo-bin.ZHANG Jian-min.LIU Ying单片机复位电路的设计与分析-光电技术应用2005,20(3)分析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,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.9.学位论文汪珺基于89C52的固体温度继电器检测系统2004固体温度继电器是一种对温度敏感的热保护元件.它被广泛的运用于各种发热电器的热保护回路中.生产这种产品的一个重要环节是检测升温时的动作温度和降温时的复位温度,以此按照一定的标称值和误差范围进行分类并确定出厂产品的质量.目前许多温度继电器的生产厂家在检测方面存在着方法落后、效率低、误差大,使得检测这一环节成为生产的瓶颈.从温度控制系统的发展来看,以单片机为核心构成的微机温度控制系统调节装置已经成为主要的发展方向.本文以89C52单片机芯片为核心,研究和设计了数字化的固体温度继电器的检测系统.论文简述了温度继电器的应用及其对检测环境温度控制的要求,介绍了基于89C52单片机的测控系统的硬件设计,详细说明了采用模糊控制理论设计出的数字化环境温度控制的控制算法及其系统实现方法,实现对16路温度继电器同时进行检测并利用液晶显示器显示检测结果.此外,本文还详细介绍了系统硬件和软件设计原理.10.期刊论文李临生.魏德华.柳旭英单片机休眠-复位运行方式提高抗干扰能力-单片机与嵌入式系统应用2004,""(2)介绍一种用休眠-复位运行方式提高单片机抗干扰能力的方法;分析其适用范围,给出具体应用电路;结合实例,分析这种运行方式下硬件和软件设计的特点.1.陈根余.易隆辉.柳士江声光调QYAG激光修整超硬磨料砂轮数字测控系统[期刊论文]-机械与电子 2006(8)本文链接：/Periodical_huainsfxyxb200403016.aspx授权使用：南昌大学图书馆(wfncdxtsg)，授权号：6324f44b-7606-4a23-835f-9daf014a2812下载时间：2010年7月10日。