在單片機應用系統(tǒng)中,為保證系統(tǒng)中單片機能夠工作穩(wěn)定可靠,復位電路是必不可少的環(huán)節(jié)。單片機復位電路設計可靠性直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。目前單片機廣泛應用在機電、醫(yī)療、儀器儀表、工業(yè)自動化等多個方面。目前市場上比較流行的單片機是Intel公司的MCS51系列和MCS96系列單片機、Motorola公司的M6800系列單片機。無論使用何種單片機,復位電路的都是非常重要的,單片機復位電路的可靠性直接決定了整個單片機系統(tǒng)的可靠性。
單片機復位電路的作用是:使單片機恢復到起始狀態(tài),讓單片機的程序從頭開始執(zhí)行,運行時鐘處于穩(wěn)定狀態(tài)、各種寄存器、端口處于初始化狀態(tài)等等。目的是讓單片機能夠穩(wěn)定、正確的從頭開始執(zhí)行程序。
數(shù)字電路中寄存器和 RAM 在上電之后默認的狀態(tài)和數(shù)據(jù)是不確定的,如果有復位,我們可以把寄存器復位到初始狀態(tài),RAM 的數(shù)據(jù)可以通過復位來觸發(fā) RAM 初始化。程序邏輯如果進入了錯誤的狀態(tài),通過復位可以把所有的邏輯狀態(tài)恢復到初始值,如果沒有復位,那么邏輯可能永遠運行在錯誤的狀態(tài)。
在單片機初始加電時,復位系統(tǒng)中首先投入工作、發(fā)揮作用的是VDD上升沿檢測電路。在加電過程中,由于電源回路中的濾波電容的存在,單片機的電源電壓VDD的值是逐漸上升的。當VDD上升到-定值(一般為1.6~1.8V)時,會產生一個很窄的復位脈沖(正脈沖)。該復位脈沖一方面將復位鎖存器的一端設置為低電平,另一方面利用本身的下降沿啟動定時器PWRT開始工作,進行72ms的延時。該延時時間一到,便啟動定時器OST開始工作,再進行1024TOSC的延時。與內部上電延時復位功能相關的硬件等效電路。上電延時復位的延時時間的長短與振蕩器的振蕩方式、定時器OST是否關閉等因素有關
利用掉電復位(bor,brown-out reset),可以為單片機提供電源跌落的預警信號。一旦發(fā)現(xiàn)vdd下降到某一個門檻值時,就使單片機及時復位以免系統(tǒng)失控。這個復位狀態(tài)一直保持到vdd重新上升到門檻值以上之后。 在pic單片機中,把實現(xiàn)該功能的電路稱作掉電鎖定復位電路。與掉電鎖定復位有關的硬件電路如圖2所示,由圖可以看出,內部bor功能是啟用還是禁止,可以通過系統(tǒng)配置字的boden位來設定?! D2 掉電鎖定復位硬件電路 當vdd降低到一個特定電壓值bvdd以下時,鎖定復位電路將單片機推入并且鎖定在復位狀態(tài)上;當vdd回升到bvdd電壓值以上時,定時器pwrt被啟動,開始延時72ms,然后才脫離復位狀態(tài)而進入程序運行狀態(tài)?! 〉綦姀臀黄陂g,不會改變各寄存器的值(電源控制寄存器pcon中的掉電鎖定復位標志位bor被清0除外),原因是這種復位的目的是使系統(tǒng)在電源恢復正常之后能夠繼續(xù)運行,因此,應該使各個寄存器的內容維持原狀。
單片機復位電路的基本功能是在單片機上電工作時為單片機復位管腳提供一定延時周期的復位信號,為保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定,延時周期應保證系統(tǒng)電源穩(wěn)定后再持續(xù)幾個狀態(tài)周期目前的復位電路分為兩種類性:低電平復位和高電平復位。低電平復位就是在單片機上電后,復位電路輸出低電平信號,當電源及系統(tǒng)穩(wěn)定后,復位電路輸出高電平信號,復位結束;高電平復位和低電平復位原理相同,不同之處在于初始態(tài)為高電平。
查看單片機數(shù)據(jù)手冊,得知復位時間最少是多少個周期,再計算當前時鐘頻率一個周期是多少時 間,再乘以復位所需周期數(shù)(適當增加周期的數(shù)量,可使復位可靠)就知道當前時鐘頻率所需復位 時間,用RC充電公式計算所需電阻電容值即可。注意單片機數(shù)據(jù)手冊復位腳的高低電平電壓值,RC 充電時間要計算復位腳的高低電平區(qū)間電壓,上電復位芯片的好壞就是看它在電壓低于復位門限電 壓時能否輸出復位信號,并且在電壓達到正常值以后維持復位信號一個短暫時間(一般是幾百毫 秒)。 振蕩源的穩(wěn)定性,主要由起振時間 頻率穩(wěn)定度和占空比穩(wěn)定度決定 起振時間可由電路參數(shù)整定穩(wěn)定度受振蕩器類型 溫度和電壓等參數(shù)影響復位電路的可靠性。復位電路的好壞,直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性,根據(jù)芯片的性能選擇合適的復位電路非常重要,穩(wěn)定、 可靠的復位電路設計是設計一個優(yōu)秀單片機控制系統(tǒng)的重要基礎。