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单片机复位电路设计技巧 |
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日期:2009-5-26 9:17:30 |
单片机目前已被广泛地应用于家电、医疗、仪器仪表、工业自动化、航空航天等领域。单片机复位电路主要有微分型复位电路、积分型复位电路、比较器型复位电路、看门狗型复位电路。Maxim等公司也推出了专用于复位的专用芯片。而单片机复位电路设计的好坏,直接影响到整个系统工作的可靠性。许多用户在设计完单片机系统,并在实验室调试成功后,在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象,这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。 Us不可能为理想的阶跃信号。其主要原因有两点:(1)稳压电源的输出开关特性;(2)设计人员在设计电路时,为保证电源电压稳定性,往往在电源的输入端并联一个大电容,从而导致了Us不可能为阶跃信号特征。由于第一种情况与第二种情况在本质上是一样的,即对Us的上升斜率产生影响,从而影响了的URST的复位特性。设计人员将一些开关性质的功率器件,如大功率LED发不管与单片机系统共享一个稳压电源,而单片机系统的复位端采用微分复位电路,由此也将造成复位的不正常现象。 将器件等效为电阻RL,其中开关特性即RL很小或RL很大两种工作状态。而稳压电源的基本工作原理是:ΔRL→ΔI→ΔU→-ΔI→-ΔU。从中可以看出,负载的变化必然引电流的变化。当反相器正常工作后,Uc若仍能保持在VIL以下,则其输出就可以为高电平;而且如果从反相器正常工作后开始,经过不小于复位脉冲宽度的时间TR后,Uc才能达到VIL以上,那么上电复位就能保证可靠。 比较器型复位电路上电复位时,由于组成了一个RC低通网络,所以比较器的正相输入端的电压比负相端输入电压延迟一定时间。而比较器的负相端网络的时间常数远远小于正相端RC网络的时间常数,因此在正端电压还没有超过负端电压时,比较器输出低电平,经反相器后产生高电平。复位脉冲的宽度主要取决于正常电压上升的速度。由于负端电压放电回路时间常数较大,因此对电源电压的波动不敏感。但是容易产生以下二种不利现象:(1)电源二次开关间隔太短时,复位不可靠;(2)当电源电压中有浪涌现象时,可能在浪涌消失后不能产生复位脉冲。 看门狗型复位电路主要利用CPU正常工作时,定时复位计数器,使得计数器的值不超过某一值;当CPU不能正常工作时,由于计数器不能被复位,因此其计数会超过某一值,从而产生复位脉冲,使得CPU恢复正常工作状态。此复位电路的可靠性主要取决于软件设计,即将定时向复位电路发出脉冲的程序放在何处。一般设计,将此段程序放在定时器中断服务子程序中。 本文所提到的各种复位电路中,微分复位电路简单,但易引入干扰没有监控CPU运行的能力;积分复位电路简单可靠,但由于对电源电压波动不敏感,从而有可能出现CPU由于电源电压的瞬间过低而造成工作不正常的情况;比较器复位电路电路较复杂,工作可靠;Watchdog复位电路电路较复杂,工作可靠并且具有监控CPU运行的能力。在使用中应根据电路板的空间、电源电压特性、系统运行现场等情况,综合考虑而定。
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