单片机各种复位电路原理

单片机各种复位电路原理

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1

图2

2 、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 。在图 2 的复位电路中，当Vcc 掉电时，必然会使RST 端电压迅速下降到0V 以下，但是，由于内部电路的限制作用，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。

2 、积分型上电复位

常用的上电或开关复位电路如图 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，下面给出这种复位电路的电容、电阻参考值。

图3 中：C：＝1uF ，Rl＝lk ，R2＝10k

图3 积分型上电复位电路

专用芯片复位电路：

上电复位电路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。上复位电路另一个作用是，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/fc s) 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 上电复位电路原理图

上电复位电路原理分析

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 内部电路构成回路，释放掉电荷。以备下次复位启用。

四、上电复位电路的关键性器件

关键性器件有：MC34064 。

图6 内部结构框图

输入输出特性曲线：

上电复位电路关键点电气参数

MC34064 的输出脚 1 脚的输出( 稳定之后的输出) 如下图所示：三极管欠压复位电路

欠压复位电路工作原理（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 欠压复位电路图

看门狗型复位电路

看门狗型复位电路主要利用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 复位电路如图7 所示。此复位电路的可靠性主要取决于软件设计,即将定时向复位电路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 复位电路校正回来。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 复位电路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