51、AVR、PIC、MSP430等单片机的复位电路详解

51单片机复位电路

复位是使CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。

80C51复位结构如上图所示，此处的复位引脚只是单纯地称为RST而不是RST/VPD，因为CHMOS型单片机的备用电源也是由VCC引脚提供的。

无论是HMOS型还是CHMOS型的单片机，在振荡器正在运行的情况下，复位是靠在RST/VPD引脚加持续2个机器周期（即24个振荡周期）的高电平来实现的。在RST引脚出现高电平后的第二个周期执行内部复位，以后每个周期重复一次，直至RST端变低电平。

单片机的复位有上电复位和按钮手动复位两种。如下图2所示为上电复位电路，图（b）所示为上电按键复位电路。

上电复位是利用电容充电来实现的，即上电瞬间RST端的电位与VCC相同，随着充电电流的减少，RST的电位逐渐下降。图2 (a)中的R是施密特触发器输入端的一

个10K?下拉电阻，时间常数为10×10-6×10×103=100ms。只要VCC的上升时间不超过1ms，振荡器建立时间不超过10ms，这个时间常数足以保证完成复位操作。上电复位所需的最短时间是振荡周期建立时间加上2个机器周期时间，在这个时间内RST的电平应维持高于施密特触发器的下阈值。

上电按键复位2（b）所示。当按下复位按键时，RST端产生高电平，使单片机复位。

在复位有效期间（即高电平），80C51单片机的ALE引脚和PSEN引脚均为高电平，且内部RAM不受复位的影响。

AVR单片机复位电路

Mega16已经内置了上电复位设计。并且在熔丝位里，可以控制复位时的额外时间，故AVR 外部的复位线路在上电时，可以设计得很简单：直接拉一只10K的电阻到VCC即可(R0)。为了可靠，再加上一只0.1uF的电容(C0)以消除干扰、杂波。D3(1N4148)的作用有两个：作用一是将复位输入的最高电压钳在Vcc+0.5V 左右，另一作用是系统断电时，将R0(10K)电阻短路，让C0快速放电，让下一次来电时，能产生有效的复位。当AVR在工作时，按下S0开关时，复位脚变成低电平，触发AVR芯片复位。

重要说明：实际应用时，如果你不需要复位按钮，复位脚可以不接任何的零件，AVR芯片也能稳定工作。即这部分不需要任何的外围零件。

PIC单片机复位电路

当PIC16F87X系列单片机使用低频振荡方式时，单片机的外接引脚MCLR连接如图所示中（a）和（b）所示。

其中，MCLR引脚的漏电流最大值为5μA，电阻R取值应小于40kΩ，以保证其压降不大于0.2V；R1用作限流电阻，取值1.0Ω，用于保护MCLR引脚内部电路。

PIC单片机复位电路

二极管D使电容C能够在电源掉电时快速放电。电容C的充电过程对于我们有用，而放电过程不仅无用，而且在一次掉电之后，C还有积累电荷时，如果再次上电，就会造成RC延时电路失去延时作用，从而不能可靠复位。

MSP430单片机复位电路

只要电源接通，那么这个电容就会“逐渐充满电”，这个过程必须要有，正是这个过程保证了CPU正确地“RESET”。

当电容充满电之后我们把电源开关断开了，这个电容中的电“何去何从”呢?VCC和GND之间接了N多的器件，所有的器件都对它说：“把你那点电给我吧，我还能坚持一下。”电容说：“给你们没问题，可是我他娘脑袋上有个电阻挡我的财路，你们先别急，我慢慢把电放给你们。”

当电容刚刚要把电通过那个上拉电阻放出来，电源开关突然又接通了。CPU开始冲电容吼：“孙子!你Y的那个充电过程怎么没啦?我还要复位呢!”电容不干了：“废话，我上次充的电还没放呢这他妈电源又通啦!”CPU急了：“那我怎么办?我得复位啊!”电容眼珠一翻：“管你Y怎么办，死去吧你!”

如果有了这个二极管就可以快速将电容上的电压释放，保证复位信号正确无误。这个才是该二极管起到的真正作用。

超声波测距电子电路设计详解—电路图天天读

在自主行走机器人系统中，机器人要实现在未知和不确定环境下行走，必须实时采集环境信息，以实现避障和导航，这必须依靠能实现感知环境信息的传感器系统来实现。视觉、红外、激光、超声波等传感器都在行走机器人中得到广泛应用。由于超声波测距方法设备简单、价格便宜、体积小、设计简单、易于做到实时控制，并且在测量距离、测量精度等方面能达到工业实用的要求，因此得到了广泛的应用。本文所介绍的机器人采用三方超声波测距系统，该系统可为机器人识别其运动的前方、左方和右方环境而提供关于运动距离的信息。

　　超声波测距原理

　　超声波发生器内部由两个压电片和一个共振板组成。当它的两极外加脉冲信号，且其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两极间未加外电压，当共振板接收到超声波时，就成为超声波接收器。超声波测距一般有两种方法：①取输出脉冲的平均电压值，该电压与距离成正比，测量电压即可测量距离；②测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔t，根据被测距离s=vt？2来得到测量距离，由于超声波速度v与温度有关，所以如果温度变化比较大，应通过温度补偿的方法加以校正。　　本测量系统采用第二种方法，由于测量精度要求不是特别高，所以可以认为温度基本不变。本系统以PIC16F877单片机为核心，通过软件编程实现其对外围电路的实时控制，并提供给外围电路所需的信号，包括频率振动信号、数据处理信号等，从而简化了外围电路，且移植性好。系统硬件电路方框图见图1。​

图1 系统硬件电路方框图

　　由于本系统只需要清楚机器人前方、左方、右方是否有障碍物，并不需要知道障碍物与机器人的具体距离，因此不需要显示电路，只需要设定一距离阀值，使障碍物与机器人的距离达到某一值时，单片机控制机器人电机停转，这可通过软件编程实现。

　　超声波发射电路

　　超声波发射电路以PIC16F877为核心，当单片机上电时，单片机从RA0口产生40kHz的超声波信号，但是此时该信号无法通过与非门进入放大电路使超声波发射头发射超声波，只有闭合开关S1时，从RA1口发射出一门控信号，该信号的频率为4kHz，同时启动单片机内部的定时器TMR1，开始计数。该门控信号每发射一个周期的波形，超声波就会发射10个完整的波形，这可由它们的频率得出。超声波的周期为1（40kHz）=01025ms，而门控信号的周期为1（4kHz）=0125ms。最后根据s=vt2求出障碍物与移动机器人的距离。当超声波接收头收到反射回来的超声波时，计数器停止计数，时间t 可以根据计数器的计数与门控信号的周期求出。RA2口接RS触发器，RS触发器可以自动控制超声波的发射和停止。本系统的电路还包括人工复位电路，由单片机的MCLR引脚接S2来控制，超声波发射电路图见图2。

图2 超声波发射电路图

　　门控电路（RS触发器）

　　为实现对超声波发射和接收的自动控制，须在电路中加一门控电路，该门控信号频率为4kHz，如把输出脉冲作为闸门信号，让已知频率fc的脉冲恰好通过闸门，那么t=NTc，其中，Tc为已知脉冲的周期，N为脉冲的个数。门控电路由RS触发器组成，当输入端R=1（S=0）时复位，即输出端Q=0;当R=0（S=1）时置位，即Q=1。RS触发器与单片机的RA2口相连。

　　超声波放大电路

　　超声波放大电路由三极管等组成，由于单片机RA口最多只有20mA～25mA上拉电流，而超声波发射器最小需要60mA的电流，所以在与非门后加一级放大电路来放大电流，以完成超声波的发射。超声波放大发射电路见图3。​​

图3 超声波放大发射电路图

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