51單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計

單片機(jī)在可靠的復(fù)位之后，才會從0000H地址開始有序的執(zhí)行應(yīng)用程序。同時，復(fù)位電路也是容易受到外部噪 聲干擾的敏感部分之一。因此，復(fù)位電路應(yīng)該具有兩個主要的功能：

1. 必須保證系統(tǒng)可靠的進(jìn)行復(fù)位;

2. 必須具有一定的抗干擾的能力;

一、復(fù)位電路的RC選擇

復(fù)位電路應(yīng)該具有上電復(fù)位和手動復(fù)位的功能。以MCS-51單片機(jī)為例，復(fù)位脈沖的高電平寬度必須大于2個機(jī)器周期，若系統(tǒng)選用6MHz晶振，則一個機(jī)器周期為2us，那么復(fù)位脈沖寬度最小應(yīng)為4us。在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，考慮到電源的穩(wěn)定時間，參數(shù)漂移，晶振穩(wěn)定時間以及復(fù)位的可靠性等因素，必須有足夠的余量。圖1是利用RC充電原理實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位的電路設(shè)計。實(shí)踐證明，上電瞬間RC電路充電，RESET引腳出現(xiàn)正脈沖。只要RESET端保持10ms以上的高電平，就能使單片機(jī)有效的復(fù)位。

圖 1

對于圖1-a中的電容C兩端的電壓(即復(fù)位信號)是一個時間的函數(shù)：

u(t)=VCC*[1-exp(-t/RC)]

對于圖1-b中的電阻R兩端的電壓(即復(fù)位信號)也是一個時間的函數(shù)：

u(t)=VCC*exp(-t/RC)

其中的VCC為電源電壓，RC為RC電路的時間常數(shù)=1K*22uF=22ms。有了這個公式，我們可以更方便的對以上電路進(jìn)行透徹的分析。

圖1-a中非門的最小輸入高電平UIH=2.0v，當(dāng)充電時間t=0.6RC時，則充電電壓u(t)=0.45VCC=0.45*5V，約等于2V，其中t即為復(fù)位時間。圖a中時間常數(shù)=22ms，則t=22ms*0.6=13ms。

二、復(fù)位電路的可靠性與抗干擾性分析

單片機(jī)復(fù)位電路端口的干擾主要來自電源和按鈕傳輸線串入的噪聲。這些噪聲雖然不會完全導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位，但有時會破壞CPU內(nèi)的程序狀態(tài)字的某些位的狀態(tài)，對控制產(chǎn)生不良影響。

1.電路結(jié)構(gòu)形式與抗干擾性能

以圖1為例，電源噪聲干擾過程示意圖如圖2種分別繪出了A點(diǎn)和B點(diǎn)的電壓擾動波形。

有圖2可以看出，圖2(a)實(shí)質(zhì)上是個低通濾波環(huán)節(jié)，對于脈沖寬度小于3RC的干擾有很好的抑制作用;圖2(b)實(shí)質(zhì)上是個高通濾波環(huán)節(jié)，對脈沖干擾沒有抑制作用。由此可見，對于圖1所示的兩種復(fù)位電路，a的抗干擾電源噪聲的能力要優(yōu)于b。

2. 復(fù)位按鈕傳輸線的影響

復(fù)位按鈕一般都是安裝在操作面板上，有較長的傳輸線，容易引起電磁感應(yīng)干擾。按鈕傳輸線應(yīng)采用雙絞線(具有抑制電磁感應(yīng)干擾的性能)，并遠(yuǎn)離交流用電設(shè)備。在印刷電路板上，單片機(jī)復(fù)位端口處并聯(lián)0.01-0.1uF的高頻電容，或配置使密特電路，將提高對串入噪聲的抑制能力。