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当单片机复位时 揭开复位电路隐藏的原理,让你收获电路设计的一个小技能

小编 2024-10-18 产品选型 23 0

揭开复位电路隐藏的原理,让你收获电路设计的一个小技能

研发工程师在对一个电路系统设计,往往会使用单片机作为电路系统的核心;众所周知,单片机的工作最小系统包含电源电路,晶振时钟电路,复位电路;其中复位电路的设计,部分工程师存在不小的疑惑;芯片哥就这些复位电路问题和小伙伴们简单谈一下

电路系统

复位电路原理:

1,复位电路定义:何为复位电路?能使单片机产生复位信号的电路;大多数单片机的复位Reset引脚,复位Reset信号都是逻辑低电平有效,也就是复位电路输出一个逻辑低电平,单片机进入复位状态,否则单片机正常工作;

2,复位电路图:

典型复位电路图

其中VCC为单片机的电源,Reset信号连接到单片机的复位引脚;正常工作条件下,由于VCC电压为恒定3.3V(5V),所以Reset信号为逻辑高电平,单片机工作正常;但有两个特殊的电路工作场景,即VCC上电和VCC掉电的时候,此时RC复位电路的工作特性发挥作用了;

VCC上电过程:由于电容电压V不能产生突变,RC复位电路电容两端电压的充电原理:

V=VCC*[1-exp(-t/RC)],t为VCC上电时间,RC为常数,等于电阻阻值乘以电容容值;得出电容C1两端的电压值与时间存在一个函数的量化关系;据此我们就可以解决工程师比较头疼的问题,也就是电容的容值如何选取问题;

当工程师通过查看单片机的数据手册得知,

单片机上电掉电时间表

(a)单片机最小的上电复位时间为t1时,那我们就可以计算出复位电路中的电容容值最小值Cmin;

(b)单片机最小的掉电复位时间为t2时,那我们就可以计算出复位电路中的电容容值最大值Cmax;

所以电容的容值最后确定在Cmin与Cmax之间即可,最后在这范围内的电容中选取一个常用的电容容值就是复位电路的电容容值,常用的电容容值如473,103,104,472等;

看完芯片哥的量化分析复位电路,小伙伴们是否还存在电容容值选取的问题呢?此电路设计技能也同样适用其他电路,如ADC采集滤波电路的电容容值计算等

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单片机基础入门:什么是上电复位,复位电路怎么设计

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前边的文章《单片机技巧:快速入门有诀窍,先从最小系统开始入手,事半功倍》里讲解了单片机的最小系统,单片机想要正常工作,电源电路、晶振电路、下载电路、复位电路等是必不可少的。今天来详细讲解一下复位电路。

什么是单片机的上电复位

众所周知,单片机属于数字电路,数字电路里只有0(低电平)和1(高电平)之分,单片机要么是高电平复位,要么是低电平复位。以5V单片机为例,上电的过程其实是一个缓慢爬坡的过程,这个过程要几个微秒或几个毫秒,爬坡时单片机不能正常工作,需要复位电路延时到电压稳定后才开始正常执行程序,这就叫上电复位。

单片机系统

单片机高电平复位

51单片机是高电平复位的,在其RST引脚施加几个周期的高电平即可实现51单片机的复位,让其程序从头执行。

51单片机高电平复位电路

由于电容两端的电压不会发生突变,在上电瞬间复位引脚上是高电平,随着电容的放电过程,复位引脚上的电压逐渐降低,单片机开始正常工作。由此实现51单片机的上电复位。其上电复位的过程如下图所示。

高电平复位引脚电压曲线

单片机低电平复位

STM32的单片机,如Cortex-M3内核的单片机是低电平复位的单片机,在上电瞬间,引脚上低电平,随着电容的充电过程,单片机复位引脚上的电压逐渐上升,单片机正常工作。由此实现单片机的上电复位过程。单片机的低电平复位电路如下图所示。

单片机低电平复位电路

低电平复位引脚曲线如下图所示,在上电瞬间可见是一个低电平。

低电平复位引脚曲线

从复位电路可以看出,电容在哪一侧就是什么电平的复位。

单片机的软件复位

以上高低电平的复位都叫硬件复位,除此之外,单片机还有软件复位。最常见的形式就是看门狗,单片机每隔一段时间去喂狗,看门狗就不会复位,当长时间不喂狗后,软件复位。

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