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  • 单片机复位电路就好比电脑的重启...本文介绍的就是单片机按键复位电路原理和电路解析。复位电路在单片机系统中,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...

        单片机复位电路就好比电脑的重启部分,当电脑在使用中出现死机,按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样,当单片机系统在运行中,受到环境干扰出现程序跑飞的时候,按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。本文介绍的就是单片机按键复位电路原理和电路图解析。

    复位电路

        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。

        当这个电路处于稳态时,电容起到隔离直流的作用,隔离了+5V,而左侧的复位按键是弹起状态,下边部分电路就没有电压差的产生,所以按键和电容 C11以下部分的电位都是和GND相等的,也就是0V电压。我们这个单片机是高电平复位,低电平正常工作,所以正常工作的电压是0V电压,完全OK,没有问题。

        通常的按键分为独立式按键和矩阵式按键两种,独立式按键比较简单,并且与独立的输入线相连接,如下图所示。

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    独立式按键电路图

        4条输入线接到单片机的IO口上,当按键K1按下时,+5V通过电阻R1然后再通过按键K1最终进入GND形成一条通路,那么这条线路的全部电压都加到了R1这个电阻上,KeyIn1这个引脚就是个低电平。当松开按键后,线路断开,就不会有电流通过,那么KeyIn1和+5V就应该是等电位,是一个高电平。我们就可以通过KeyIn1这个IO口的高低电平来判断是否有按键按下。

        这个电路中按键的原理我们清楚了,但是实际上在我们的单片机IO口内部,也有一个上拉电阻的存在。我们的按键是接到了P2口上,P2口上电默认是准双向IO口,我们来简单了解一下这个准双向IO口的电路,如下图所示。

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    准双向IO口结构图

        当内部输出是高电平,经过一个反向器变成低电平,NPN三极管不会导通,那么单片机IO口从内部来看,由于上拉电阻R的存在,所以是一个高电平。当外部没有按键按下将电平拉低的话,VCC也是+5V,他们之间虽然有2个电阻,但是没有压差,就不会有电流,线上所有的位置都是高电平,这个时候我们就可以正常读取到按键的状态了。

        当内部输出是个低电平,经过一个反相器变成高电平,NPN三极管导通,那么单片机的内部IO口就是个低电平,这个时候,外部虽然也有上拉电阻的存在,但是两个电阻是并联关系,不管按键是否按下,单片机的IO口上输入到单片机内部的状态都是低电平,我们就无法正常读取到按键的状态了。

    矩阵按键和独立按键的关系

        我们在使用按键的时候有这样一种使用经验,当需要多个按键的时候,如果做成独立按键会大量占用IO口,因此我们引入了矩阵按键,如图6所示,使用了8个IO口来实现16个按键。

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        其实独立按键理解了,矩阵按键也简单,我们来分析一下。图6中,一共有4组按键,我们只看其中一组,如图7所示。大家认真看一下,当KeyOut1输出一个低电平,KeyOut2、KeyOut3、KeyOut4这三个输出高电平时,是否相当于4个独立按键呢。

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    单片机按键复位电路各元件的作用

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        如上图,R17 C13组成止电复位电路,刚上电时,C13是电压为0,电源通过R17对电容充电,因此,RST引脚呈现高电平,高电平时间大于2个晶振周期,单片机复位。

        电容充电完毕,RST引脚呈现低电平,复位结束。

        按钮S22和R16组成手动复位电路 ,按下S22,电源接通R16和 R17,由于R17阻值比较大,因此RST是高电平,同时电容通过R16迅速放电,即使按钮触点断开,电源也可对C13充电,使RST高电平稳定一段时间 ,保证可靠复位。C13容量较小时,R16可省掉,小电容短路放电不会损坏按钮触点。

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    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。

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    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)。

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    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。.

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    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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  • 单片机复位电路原理工作图
  • C51复位电路工作原理详细分析

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    C51MCU要复位需要在第9引脚接个高电平持续2us(两个时钟周期)。MCU系统上电启动的时候... 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
    C51MCU要复位需要在第9引脚接个高电平持续2us(两个时钟周期)。MCU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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    我们查看电路图时经常会看见复位电路,今天我们来讲一下复位电路

    数字系统中CPU是靠时钟系统来作为同步信号的,时钟每一次跳转,CPU就进行一次动作,所以整个系统上电后一定要等时钟系统稳定工作后,才能启动,这就是为什么需要一个复位信号,这个复位信号拉低来使得CPU进入等待状态,待系统时钟初始化完毕,可以正常工作了再把复位信号拉高,CPU进入正常工作状态。

    下面我们来看几个典型的复位电路

    上电复位电路

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    如上图所示,a图中,VCC为系统电源,当电源接通后,由于电容的隔直流通交流特性,RST管脚上初始为高电平,同时电容C开始充电,RST管脚上的电压开始下降,直到下降到低电平,RST管脚就完成了从高电平到低电平的时序变化,一次复位过程就此结束。电容C充电的时间,就是预留给时钟系统初始化的时间,所以这个电容C的值需要根据芯片手册上复位时序的要求来选择,这个值一般为10uF。

    但是a图中的复位电路有个问题,就是断电后,电容C中还是存储着电能,只能慢慢的放电,这个时候再重新上电的话,RST就不能正常复位,而是会一直保持高电平,所以我们加上一个二极管,用来作为电容的泄放回路,把电容的电荷快速释放掉,为下次复位做准备,如c所示。

    按键复位

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    我们日常生活中的多数电器都可以通过按键来启动或关闭的,上图就是一个按键复位电路,当按键S1按下时,电容C中的电荷迅速通过回路释放掉,RST通过电阻R拉低到低电平,CPU这时进入复位状态,当S1松开时,电容开始充电,RST端的电压随着电容充电慢慢上升,上升到高电平阈值时,CPU进入正常工作状态,这样就完成了一次复位过程。这次由于有按键的参与,就不需要上图中的二极管了,你看明白了吗?这个作为一个问题留给大家分析。

    积分上电复位

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    积分上电型复位电路相比于按键复位电路增加了一个反相器,反相器用来将高电平变为低电平,低电平变为高电平。

    上电后,由于电容C1的充电和反相门的作用,使RST持续一段时间的高电平。当单片机已在运行当中时,按下复位键K后松开,也能使RST为一段时间的高电平,从而实现上电或开关复位的操作。

    看门狗复位电路

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    看门狗复位电路需要CPU定时给看门狗芯片一个信号,我们称之为喂狗信号,当过一段时间没有喂狗信号后,看门狗芯片就会输出一个复位脉冲给RST,使CPU复位。

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