非常好的单片机复位电路

影响单片机系统运行稳定性的因素可大体分为外因和内因两部分:

1、外因

射频干扰，它是以空间电磁场的形式传递 在机器内部的导体（引线或零件引脚）感生出相应的干扰，可通过电磁屏蔽和合理的布线/器件布局衰减该类干扰；

电源线或电源内部产生的干扰，它是通过电源线或电源内的部件耦合或直接传导，可通过电源滤波、隔离等措施来衰减该类干扰。

2、内因

振荡源的稳定性，主要由起振时间 频率稳定度和占空比稳定度决定 起振时间可由电路参数整定 稳定度受振荡器类型 温度和电压等参数影响复位电路的可靠性。

1、基本复位电路

复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开

关 或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。图1所示的RC复位电路可以实现上述基本功能，图3为其输入-输出特性。但解决不了电源毛刺（A点）和电源 缓慢下降（电池电压不足）等问题 而且调整 RC 常数改变延时会令驱动能力变差。左边的电路为高电平复位有效右边为低电平Sm为手动复位开关Ch可避免高频谐波对电路的干扰

图1 RC复位电路

图2所示的复位电路增加了二极管，在电源电压瞬间下降时使电容迅速放电，一定宽度的电源毛刺也可令系统可靠复位。 图3所示复位电路输入输出特性图的下半部分是其特性，可与上半部比较增加放电回路的效果

图2 增加放电回路的RC复位电路

使 用比较电路，不但可以解决电源毛刺造成系统不稳定，而且电源缓慢下降也能可靠复位。图4 是一个实例 当 VCC x (R1/(R1+R2) ) =0.7V时，Q1截止使系统复位。Q1的放大作用也能改善电路的负载特性，但跳变门槛电压 Vt 受 VCC影响是该电路的突出缺点，使用稳压二极管可使 Vt 基本不受VCC影响。见图5，当VCC低于Vt(Vz+0.7V)时电路令系统复位。

图3 RC复位电路输入-输出特性

图4带电压监控功能的复位电路

图5 稳定门槛电压

图6实用的复位监控电路

在此基础上,增加延时电容和放电二极管构成性能优良的复位电路,如图6所示。调节C1可调整延时时间,调节R1可调整负载特性,如图7所示上半部分是图5电路的特性,下半部分对应图6。

图7 带电压监控功能的复位电路的输入-输出特性

2、电源监控电路

上述的带电压监控的复位电路又叫电源监控电路 监控电路必须具备如下功能：

上 电复位，保障上电时能正确地启动系统；掉电复位，当电源失效或电压降到某一电压值以下时，复位系统；市面上有类似的集成产品，如PHILIPS半导体公司 生产的MAX809、MAX810。此类产品体积小、功耗低，而且可选门槛电压。可保障系统在不同的异常条件下可靠地复位，防止系统失控。图8中的Rm和 Sm实现手动复位 无需该功能时可把Reset端（或/Reset）端直接与单片机的RST端（或/RST端）相连 最大限度地简化外围电路 也可选择PHILIPS半导体公司带手动复位功能的产品MAX708。

图8集成复位监控电路

此外，MAX708还可以监视第二个电源信号，为处理器提供电压跌落的预警功能，利用此功能，系统可在电源跌落时到复位前执行某些安全操作，保存参数，发送 警报信号或切换后备电池等。图9电表的应用实例 利用MAX708 电表可在电源毛刺或停电前把当前电度数保存到E2PROM中再配合保存多个电度数备份算法，可有效解决令工程师头疼E2PROM中的电度数掉失问题使用该 电路必须选择适当的预警电压点，以保证靠电源的储能供电情况下，VCC电压从预警电压跌到复位电压的维持时间（tB）必须足够长 E2PROM的写周期约为10－20ms一般取tB>200ms就可确保数据稳定写入。预警电压调整方法 当VDC等于预警电压时调整R1和R2使PFI的电压为1.25V此时可检测/PFO来确认内部的电压比较器是否动作，调整时必须注意此比较器是窗口比较 器。 图10是该应用的程序流程图

图9 MAX708的典型应用

图10. 电表应用中E2PROM数据保护程序流程图

3.多功能电源监控电路

除上电复位和掉电复位外，很多监控电路集成了系统所需的功能，如：

电源测控，供电电压出现异常时提供预警指示或中断请求信号，方便系统实现异常处理；数据保护，当电源或系统工作异常时，对数据进行必要的保护，如写保护、数 据备份或切换后备电池；看门狗定时器，当系统程序“跑飞”或“死锁”时，复位系统；其它的功能，如温度测控、短路测试等等。

我们把其称作多功能电源监控电路。下面介绍两款特别适合在工控、安防、金融行业中广泛应用多功能的监控电路:

Catalyst 公司的 CAT1161 是一个集成了开门狗、电压监控和复位电路的 16K 位 E2PROM（I2C接口）不但集成度高、功耗低（E2PROM部分静态时真正实现零功耗）而且清看门狗是通过改变SDA的电平实现的，节省系统I/O资 源，其门槛电压可通过编程器修改，该修改范围覆盖绝大多数应用。当电源下降到门槛电压以下时 硬件禁止访问 E2PROM 确保数据安全。

使用时注意的是 RST，/RST 引脚是 I/O 脚，CAT1161 检测到两引脚中任何一个电压异常都会产生复位信号，与 RST /RST引脚相连的下拉电阻 R2 和上拉电阻 R1 必须同时连接，否则CAT1161将不断产生复位！同样不需要手动复位功能时可节省Rm和Sm两个元件。

图11.内置WDT RESET /RESET E PROM监控器件接口电路

PHILIPS 公司的 SA56600-42 被设计用在电源电压降低或断电时作保护微电脑系统中SRAM 的数据。当电源电压下降到通常值4.2V 时，输出 CS 变为逻辑低电平，把 CE 也拉低，从而禁止对 SRAM的操作。同时，产生一个低电平有效的复位信号，供系统使用，如果电源电压继续下降，到达通常值3.3V或更低时，SA56600-42切换系统操 作，从主电源供电切换到后备锂电池供电，当主电源恢复正常（电压上升至3.3V或更高时）将SRAM的供电电源将由后备锂电池切换回主电源，当主电源上升 至大于典型值4.2V 时 输出 CS 变为逻辑高电平，使 CE 变为高电平，使能 SRAM的操作，复位信号一直持续到系统恢复正常操作为止。在系统电源电压不足或突然断电的时候，这个器件能可靠地保护系统在SRAM内的数据。

图12.内置SRAM数据保护电路的监控器件SA56600-42的典型应用

4. ARM 单片机的复位电路设计

无论在移动电话 高端手持仪器还是嵌入式系统，32位 单片机 ARM 占据越来越多的份额，ARM 已成为事实的高端产品工业标准。由于 ARM 高速、低功耗、低工作电压导致其噪声容限低这是对数字电路极限的挑战，对电源的纹波、瞬态响应性能、时钟源的稳定度、电源监控可靠性等诸多方面也提出了更 高的要求。ARM监控技术是复杂并且非常重要的。

分 立元件实现的监控电路，受温度、湿度、压力等外界的影响大而且对不同元件影响不一致较大板面积，过多过长的引脚容易引入射频干扰，功耗大也是很多应用难以 接受，而集成电路能很好的解决此类问题。目前也有不少微处理器中集成监控电路，处于制造成本和工艺技术原因，此类监控电路大多数是用低电压CMOS工艺实 现的，比起用高电压、高线性度的双极工艺制造的专用监控电路 性能还有一段差距。

结论是：使用 ARM而不用专用监控电路，可能导致得不偿失，经验也告诉我们使用专用监控电路可以避免很多离奇古怪的问题。ARM的应用工程师，切记少走弯路！

图13.用PHILIPS MAX708实现的ARM复位电路

图13 是实用可靠的 ARM 复位电路。ARM 内核的工作电压较低。R1 可保证电压低于 MAX708 的工作电源还能可靠复位。其中 TRST信号是给 JTAG 接口用的。使用 HC125 可实现多种复位源对 ARM 复位，如通过PC机串口或JTAG接口复位ARM。

单片机常用电路2-复位电路

单片机复位电路的作用是：使单片机的状态处于初始化状态，让单片机的程序从头开始执行，运行时钟处于稳定状态、各种寄存器、端口处于初始化状态等等。目的是让单片机能够稳定、正确的从头开始执行程序。

单片机有两种复位方式：一是高电平复位，二是低电平复位。基本上所有单片机都有一个复位端口（随着单片机技术的发展，现在有些单片机内部集成了复位电路，这样它的复位端口有可能和I/O端口等复用）。简单讲就是给单片机的复位端口施加一定时间的高电平（或者低电平），单片机就能完成初始化过程，从头开始执行程序。这个时间就称为复位时间，一般单片机的复位时间都很短，不过每种单片机的复位时间都不等，这个就需要查阅相应单片机的数据手册来获得该种单片机的复位时间。需要注意的是，单片机复位后，一定要给单片机的复位端口施加单片机正常工作时的电平，例如对于低电平的复位电路，复位后，复位端口应当处于高电平状态。

小诀窍：对于单片机是高电平还是低电平复位，我们可以通过观察单片机的引脚图进行一个直观的判断，当单片机引脚图中复位端口的名称上面有一个“-”时，该单片机就是低电平复位，没有“-”时，该单片机就是高电平复位，例如单片机端口名称是RST，那它是高电平复位，是/RST（/是上划线）时，它是低电平复位

刚才我们已经说过，现在已经有很多单片机内部集成了复位电路。那么我们在进行这种单片机电路设计的时候，就不用再单独设计复位电路了。

下面来介绍几种常用复位电路。

1、上电复位电路

单片机的复位有高电平复位和低电平复位的区别，那就自然有高电平复位电路和低电平复位电路两种。

图1 上电复位电路

图1左边的电路是高电平复位电路。

这个电路是利用电容的充电来实现复位的，当电源接通的瞬间，单片机复位端的电位与VCC相同，随着充电电流的减少，复位端的电位逐渐下降。直至电容充满电，复位端的电压变为低电平。

电路中R和C的值可以根据下面的式子计算，其中T是复位时间。

T=（1/9）*R1*C1

图1右边的电路是低电平复位电路

该电路的复位原理跟高电平复位电路的原理相反，这里就不多说了。

同样的，低电平复位电路中R和C的值可以根据下面的式子计算得出，其中T是复位时间。

T=9*RC

2、按键复位电路

前面介绍的上电复位电路只能在单片机电路上电后，自动完成高电平复位或低电平复位，但是如果在单片机运行过程中，强制让单片机复位该怎么做呢？最简单的方法是通过按键实现：按下按键，单片机立马停止当前正在执行的操作，进入复位状态，然后从头开始运行。

图2左边是高电平按键复位电路，右边是低电平按键复位电路。

图2 按键复位电路

对于高电平复位电路，当按下复位按键时，复位端被直接拉到高电平，使单片机复位。而对于低电平复位电路，按下复位键后，复位端被直接拉到地端，使单片机复位。

3、改进后的按键复位电路

上面的按键复位电路有一个缺点：当电源因某种干扰瞬间断电时，由于C不能迅速将电荷放掉，待电源恢复时，单片机不能上电自动复位，导致程序运行失控。电源瞬间断电干扰会导致程序停止正常运行，形成程序“乱飞”或进入“死循环”。

所以有了下面这个增加了二极管的复位电路。如图3所示。

图3 改进后的按键复位电路

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。也能快速为下次复位做好准备。

4、专用复位芯片

随着单片机系统越来越复杂，应用环境越来越多样化，单纯的RC复位电路已经不能确保单片机的正确复位，复位芯片也就应运而生。下图是一种复位芯片的应用电路。可以看出，复位芯片使用起来非常简单。

图4 复位芯片应用电路

图5 复位芯片应用电路

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