51單片機復位電路的設計

單片機在可靠的復位之后，才會(huì )從0000H地址開(kāi)始有序的執行應用程序。同時(shí)，復位電路也是容易受到外部噪 聲干擾的敏感部分之一。因此，復位電路應該具有兩個(gè)主要的功能：

1. 必須保證系統可靠的進(jìn)行復位;

2. 必須具有一定的抗干擾的能力;

一、復位電路的RC選擇

復位電路應該具有上電復位和手動(dòng)復位的功能。以MCS-51單片機為例，復位脈沖的高電平寬度必須大于2個(gè)機器周期，若系統選用6MHz晶振，則一個(gè)機器周期為2us，那么復位脈沖寬度最小應為4us。在實(shí)際應用系統中，考慮到電源的穩定時(shí)間，參數漂移，晶振穩定時(shí)間以及復位的可靠性等因素，必須有足夠的余量。圖1是利用RC充電原理實(shí)現上電復位的電路設計。實(shí)踐證明，上電瞬間RC電路充電，RESET引腳出現正脈沖。只要RESET端保持10ms以上的高電平，就能使單片機有效的復位。

圖 1

對于圖1-a中的電容C兩端的電壓(即復位信號)是一個(gè)時(shí)間的函數：

u(t)=VCC*[1-exp(-t/RC)]

對于圖1-b中的電阻R兩端的電壓(即復位信號)也是一個(gè)時(shí)間的函數：

u(t)=VCC*exp(-t/RC)

其中的VCC為電源電壓，RC為RC電路的時(shí)間常數=1K*22uF=22ms。有了這個(gè)公式，我們可以更方便的對以上電路進(jìn)行透徹的分析。

圖1-a中非門(mén)的最小輸入高電平UIH=2.0v，當充電時(shí)間t=0.6RC時(shí)，則充電電壓u(t)=0.45VCC=0.45*5V，約等于2V，其中t即為復位時(shí)間。圖a中時(shí)間常數=22ms，則t=22ms*0.6=13ms。

二、復位電路的可靠性與抗干擾性分析

單片機復位電路端口的干擾主要來(lái)自電源和按鈕傳輸線(xiàn)串入的噪聲。這些噪聲雖然不會(huì )完全導致系統復位，但有時(shí)會(huì )破壞CPU內的程序狀態(tài)字的某些位的狀態(tài)，對控制產(chǎn)生不良影響。

1.電路結構形式與抗干擾性能

以圖1為例，電源噪聲干擾過(guò)程示意圖如圖2種分別繪出了A點(diǎn)和B點(diǎn)的電壓擾動(dòng)波形。

有圖2可以看出，圖2(a)實(shí)質(zhì)上是個(gè)低通濾波環(huán)節，對于脈沖寬度小于3RC的干擾有很好的抑制作用;圖2(b)實(shí)質(zhì)上是個(gè)高通濾波環(huán)節，對脈沖干擾沒(méi)有抑制作用。由此可見(jiàn)，對于圖1所示的兩種復位電路，a的抗干擾電源噪聲的能力要優(yōu)于b。

2. 復位按鈕傳輸線(xiàn)的影響

復位按鈕一般都是安裝在操作面板上，有較長(cháng)的傳輸線(xiàn)，容易引起電磁感應干擾。按鈕傳輸線(xiàn)應采用雙絞線(xiàn)(具有抑制電磁感應干擾的性能)，并遠離交流用電設備。在印刷電路板上，單片機復位端口處并聯(lián)0.01-0.1uF的高頻電容，或配置使密特電路，將提高對串入噪聲的抑制能力。