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  • 51单片机复位电路

    2020-08-03 23:20:24
    本文介绍了51单片机复位电路实际使用情况。
  • 本文主要讲了51单片机复位电路原理,下面一起来学习一下
  • 本文章介绍51单片机复位电路原理。
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  • 基础——再看51单片机复位电路

    万次阅读 多人点赞 2019-04-26 18:18:59
    51单片机复位方法: 在第9引脚接个持续2us的高电平就可以实现。 何时复位: 51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2us就可以实现【注】1,系统上电启动的时候复位一次,当按键按下的时候系统也会复位。 ...

     

    51单片机复位方法

    在第9引脚接个持续2us的高电平就可以实现

    何时复位:

    51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2us就可以实现【注】1,系统上电启动的时候复位一次,当按键按下的时候系统也会复位。

    基本电路:

    实现原理:

    (1)开机复位

    在电路图中,电容的的大小是10uf,电阻的大小是10k。

    在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号,而大于1.5V的电压信号为高电平信号。所以根据下文公式[注]2,可以算出电容充电到电源电压的0.7倍,即电容两端电压为3.5V、电阻两端电压为1.5V时,需要的时间约为T=RC=10K*10UF=0.1S。

    也就是说在单片机上电启动的0.1S内,电容两端的电压从0-3.5V不断增加,这个时候10K电阻两端的电压为从5-1.5V不断减少(串联电路各处电压之和为总电压),所以RST引脚所接收到的电压是5V-1.5V的过程,也就是高电平到低电平的过程。

    单片机RST引脚是高电平有效,即复位;低电平无效,即单片机正常工作。所以在开机0.1S内,单片机系统RST引脚接收到了时间为0.1S左右的高电平信号,所以实现了自动复位。

    (2)按键复位

    在单片机启动0.1S后,电容C两端的电压持续充电为5V,这是时候10K电阻两端的电压接近于0V,RST处于低电平所以系统正常工作。当按键按下的时候,开关导通,这个时候电容两端形成了一个回路,电容被短路,所以在按键按下的这个过程中,电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移,电容的电压在0.1S内,从5V释放到变为了1.5V,甚至更小。根据串联电路电压为各处之和,这个时候10K电阻两端的电压为3.5V,甚至更大,所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。


    【注】

    1.时钟周期即晶振的单位时间发出的脉冲数,晶振频率为12MHz时,12MHZ=12×10的6次方,即每秒发出12000000个脉冲信号,那么发出一个脉冲的时间就是时钟周期,即1/12微秒。一个机器周期等于12个时钟周期,所以是1微秒。51单片机的复位周期至少是两个机器周期,也就是说,保持RST引脚两个机器周期以上的高电平(2us)就可以了。

    2.电容的充放电时间计算公式:

    假设有电源Vu通过电阻R给电容C充电,V0为电容上的初始电压值,Vu为电容充满电后的电压值,Vt为任意时刻t时电容上的电压值,那么便可以得到如下的计算公式:        

    Vt = V0 + (Vu -V0) * [1 -exp(-t/RC)]

    如果电容上的初始电压为0,则公式可以简化为:       

    Vt = Vu * [1-exp( -t/RC)]         (充电公式)
      
               由上述公式可知,因为指数值只可能无限接近于0,但永远不会等于0,所以电容电量要完全充满,需要无穷大的时间。  

    备注:exp是高等数学里以自然常数e为底的指数函数,e是一个常数为2.71828

        当t = RC时,Vt = Vu*(1-e^(-1)) = Vu * (1 - 1/e) = 0.63Vu
      
        当t = 2RC时,Vt = 0.86Vu;  

        当t = 3RC时,Vt = 0.95Vu;   

        当t = 4RC时,Vt = 0.98Vu; 
        当t = 5RC时,Vt = 0.99Vu;
     
         可见,经过3~5个RC后,充电过程基本结束。  


        当电容充满电后,将电源Vu短路,电容C会通过R放电,则任意时刻t,电容上的电压为: 
                Vt = Vu * exp( -t/RC)      (放电公式)

     

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    复位电路的工作原理
    在书本上有介绍,51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2us就可以实现,那这个过程是如何实现的呢?在单片机系统中,系统上电启动的时候复位一次,当按键按下的时候系统再次复位,如果释放后再按下,系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。
         开机的时候为什么为复位
    在电路图中,电容的的大小是10uf,电阻的大小是10k。所以根据公式,可以算出电容充电到电源电压的0.7倍(单片机的电源是5V,所以充电到0.7倍即为3.5V),需要的时间是10K*10UF=0.1S。也就是说在电脑启动的0.1S内,电容两端的电压时在0~3.5V增加。这个时候10K电阻两端的电压为从5~1.5V减少(串联电路各处电压之和为总电压)。所以在0.1S内,RST引脚所接收到的电压是5V~1.5V。在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号,而大于1.5V的电压信号为高电平信号。所以在开机0.1S内,单片机系统自动复位(RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右)。
        按键按下的时候为什么会复位
    在单片机启动0.1S后,电容C两端的电压持续充电为5V,这是时候10K电阻两端的电压接近于0V,RST处于低电平所以系统正常工作。当按键按下的时候,开关导通,这个时候电容两端形成了一个回路,电容被短路,所以在按键按下的这个过程中,电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移,电容的电压在0.1S内,从5V释放到变为了1.5V,甚至更小。根据串联电路电压为各处之和,这个时候10K电阻两端的电压为3.5V,甚至更大,所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。
        总结:
    1、复位电路的原理是单片机RST引脚接收到2US以上的电平信号,只要保证电容的充放电时间大于2US,即可实现复位,所以电路中的电容值是可以改变的。
    2、按键按下系统复位,是电容处于一个短路电路中,释放了所有的电能,电阻两端的电压增加引起的。



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    单片机通电时,从初始态开始执行程序,称为上电复位。单片机死机时,通过手动按“重启”键使其从初始态开始执行程序,称为手工复位。复位电路是单片机应用电路中的重要组成部分。

    单片机复位的条件:使单片机的RST端(引脚9的RESET端)加上持续两个机器周期的高电平。例如,若时钟频率为12MHz,每机器周期为1ms,则只需在RST引脚出现2ms以上时间的高电平,就可以使单片机复位。
    在这里插入图片描述

    • 图3-14(a)所示为上电复位电路,它是利用电容充电来实现的。在通电瞬间,RESET端的电位与VCC相同,随着充电电流的减少,RESET的电位逐渐下降。只要保证RESET为高电平的时间大于两个机器周期,就能正常复位。
    • 图3-14(b)所示为按键复位电路,需复位时,按下RESET键,此时电源VCC经电阻R1、R2分压,在RESET端产生一个复位高电平使单片机复位。
    展开全文
  • 单片机复位电路详解

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    51单片机复位只需要在第9引脚接个高电平持续2us就可以实现复位。也就是说 单片机RST引脚接收到2US以上的电平信号,只要保证电容的充放电时间大于2US,即可实现复位。  复位电路图.1 在图1中,电容的的大小是...

    上电复位电路工作原理:

    51单片机复位只需要在第9引脚接个高电平持续2us就可以实现复位。也就是说 单片机RST引脚接收到2US以上的电平信号,只要保证电容的充放电时间大于2US,即可实现复位

                                        

                                                                                                                                                   复位电路图

    上电复位过程分析:

    图1(高电平复位):当单片机上电瞬间由于电容电压不能突变会使电容两边的电位相同既 Uc1 = 0V,由VCC = Uc + Ur(电源电压等于电阻与电容两边电压之和)可得出RST为高电平,之后随着时间推移电源对电容充电完成 Uc1 = VCC ,Ur1 = 0V(此时 R1 相当于一根导线)则RST为低电平。正常工作为低电平,高电平复位。(51中常用)

    图2(低电平复位):当单片机上电瞬间由于电容电压不能突变会使电容两边的电位相同既Uc2 = 0V,由VCC = Uc + Ur(电源电压等于电阻与电容两边电压之和)可得出此时RST为低电平,之后随着时间推移电源通过电阻对电容充电完成Uc2 = VCC, Ur2 = 0V(此时 R1 相当于一根导线)则充满电时RST为高电平。正常工作为高电平,低电平复位。(32中常用)


    复位时间求解分析:

    在图1中,电容的的大小是10uf,电阻的大小是10k。所以根据公式(电容充放电公式及求解过程见附录1),可以算出电容充电到电源电压的0.7倍(单片机的电源是5V,所以充电到0.7倍即为3.5V),需要的时间是 1.2*10K*10UF=0.12S。也就是说在单片机启动的0.12S内,电容两端的电压时在0~3.5V增加。这个时候10K电阻两端的电压为从5~1.5V减少(串联电路各处电压之和为总电压)。所以在0.12S内,RST引脚所接收到的电压是5V~1.5V。在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号,而大于1.5V的电压信号为高电平信号。所以在开机0.12S内,单片机系统自动复位(RST引脚接收到的高电平信号时间为0.12S左右)。


    附录1

    电容充电公式:

                       Vt="V0"+(V1-V0)* [1-exp(-t/RC)]     (公式1)

                          

    V0 为电容上的初始电压值

    V1 为电容最终可充到或放到的电压值

    Vt 为t时刻电容上的电压值 

    exp():是以e为底的指数  exp(-t/RC) = e(-t/RC)

    由公式1 推出 t = RC*Ln[(V1-V0)/(V1-Vt)]

    例题:初始电压V0 = 0, 为电容最终可充到或放到的电压值V1 = VCC,求充电到Vt = 70%VCC的时间t。(V0=0,V1=VCC,Vt=0.9VCC) 

    解答:代入上式: 0.7VCC = 0+VCC*[[1-exp(-t/RC)] 

                     [[1-exp(-t/RC)]=0.7 

                     exp(-t/RC)=0.3 

                      - t/RC=ln(0.3)

                      ln(0.3 )约等于 -1.2    也就是t=1.2RC。 带入R=10k   C=10uf得。求得 t=1.2*10k*10uf=120ms 


    参考连接:http://www.eepw.com.cn/article/201604/290211.htm

    https://wenku.baidu.com/view/2cb8b8e75ef7ba0d4a733b36.html

    http://www.51hei.com/bbs/dpj-27603-1.html


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