復(fù)位電路的原理及作用
復(fù)位電路是一種用來使電路恢復(fù)到起始狀態(tài)的電路設(shè)備,它的操作原理與計(jì)算器有著異曲同工之妙,只是啟動(dòng)原理和手段有所不同。復(fù)位電路,就是利用它把電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。就像計(jì)算器的清零按鈕的作用一樣,以便回到原始狀態(tài),重新進(jìn)行計(jì)算。
在上電或復(fù)位過程中,控制CPU的復(fù)位狀態(tài):這段時(shí)間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位狀態(tài),而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作,防止CPU發(fā)出錯(cuò)誤的指令、執(zhí)行錯(cuò)誤操作,也可以提高電磁兼容性能。無論用戶使用哪種類型的單片機(jī),總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞,直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設(shè)計(jì)完單片機(jī)系統(tǒng),并在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功后,在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機(jī)”、“程序走飛”等現(xiàn)象,這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)不可靠引起的。
復(fù)位電路的作用就是使微控制器在獲得供電的瞬間,由初始狀態(tài)開始工作。若微控制器內(nèi)的隨機(jī)存儲(chǔ)器、計(jì)數(shù)器等電路獲得供電后不經(jīng)復(fù)位便開始工作,可能某種干擾會(huì)導(dǎo)致微控制器因程序錯(cuò)亂而不能正常工作,為此,微控制器電路需要設(shè)置復(fù)位電路。復(fù)位電路由專門的集成電路或分立元件組成,有些微控制器采用高電平復(fù)位(即通電瞬間給微控制器的復(fù)位端加入一高電平信號(hào),正常工作時(shí)再轉(zhuǎn)為低電平),也有些微控制器采用低電平復(fù)位(即通電瞬間給微控制器的復(fù)位端加入一低電平信號(hào),正常工作時(shí)再轉(zhuǎn)為高電平),這是由微控制器的結(jié)構(gòu)決定的。
復(fù)位電路的目的就是在上電的瞬間提供一個(gè)與正常工作狀態(tài)下相反的電平。一般利用電容電壓不能突變的原理,將電容與電阻串聯(lián),上電時(shí)刻,電容沒有充電,兩端電壓為零,此時(shí),提供復(fù)位脈沖,電源不斷的給電容充電,直至電容兩端電壓為電源電壓,電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)。和計(jì)算器清零按鈕有所不同的是,復(fù)位電路啟動(dòng)的手段有所不同。一是在給電路通電時(shí)馬上進(jìn)行復(fù)位操作;二是在必要時(shí)可以由手動(dòng)操作;三是根據(jù)程序或者電路運(yùn)行的需要自動(dòng)地進(jìn)行。復(fù)位電路都是比較簡單的大都是只有電阻和電容組合就可以辦到了,再復(fù)雜點(diǎn)就有三極管等配合程序來進(jìn)行了。
復(fù)位電路的三種方式1、手動(dòng)按鈕復(fù)位手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí),則Vcc的+5V電平就會(huì)直接加到RST端。手動(dòng)按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒,所以,完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。2、上電復(fù)位AT89C51的上電復(fù)位電路所示,只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至Vcc端,下接一個(gè)電阻到地即可。對(duì)于CMOS型單片機(jī),由于在RST端內(nèi)部有一個(gè)下拉電阻,故可將外部電阻去掉,而將外接電容減至1uF。上電復(fù)位的工作過程是在加電時(shí),復(fù)位電路通過電容加給RST端一個(gè)短暫的高電平信號(hào),此高電平信號(hào)隨著Vcc對(duì)電容的充電過程而逐漸回落,即RST端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位,RST端的高電平信號(hào)必須維持足夠長的時(shí)間。上電時(shí),Vcc的上升時(shí)間約為10ms,而振蕩器的起振時(shí)間取決于振蕩頻率,如晶振頻率為10MHz,起振時(shí)間為1ms;晶振頻率為1MHz,起振時(shí)間則為10ms。在復(fù)位電路中,當(dāng)Vcc掉電時(shí),必然會(huì)使RST端電壓迅速下降到0V以下,但是,由于內(nèi)部電路的限制作用,這個(gè)負(fù)電壓將不會(huì)對(duì)器件產(chǎn)生損害。另外,在復(fù)位期間,端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài),復(fù)位后,系統(tǒng)將端口置為全“l(fā)”態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時(shí)得不到有效的復(fù)位,則程序計(jì)數(shù)器PC將得不到一個(gè)合適的初值,因此,CPU可能會(huì)從一個(gè)未被定義的位置開始執(zhí)行程序。3、積分型上電復(fù)位常用的上電或開關(guān)復(fù)位電路。上電后,由于電容C3的充電和反相門的作用,使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí),按下復(fù)位鍵K后松開,也能使RST為一段時(shí)間的高電平,從而實(shí)現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。