单片机 复位

单片机上电复位

一、单片机的基本概念

单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种集成了微处理器、存储器、输入输出接口和定时计数器等功能模块于一体的微型计算机系统。它具有体积小、功耗低、可编程性强等特点，广泛应用于工业控制、家电控制、汽车电子等领域。

二、单片机上电复位的概念

单片机在上电或者复位时，会执行一些初始化操作，例如清除寄存器内容、设置时钟源等。这个过程就叫做上电复位。

三、单片机上电复位的原因

1. 程序出错：当程序出现异常情况时，可能会导致程序死循环或者跑飞等问题。此时需要通过上电复位来重新启动程序。

2. 芯片损坏：当芯片内部出现故障或者损坏时，可能会导致芯片无法正常工作。此时需要通过上电复位来重新初始化芯片。

3. 供电波动：当供电波动或者短暂断电时，可能会导致芯片内部状态不稳定。此时需要通过上电复位来恢复芯片状态。

四、单片机上电复位的流程

1. 上电复位信号：当单片机上电时，会产生一个上电复位信号。这个信号会使得芯片内部的复位电路被触发，从而启动上电复位流程。

2. 清除寄存器内容：在上电复位过程中，单片机会将所有寄存器的内容清零。这个过程可以保证芯片内部状态的正确性。

3. 设置时钟源：在上电复位过程中，单片机需要设置时钟源。一般来说，时钟源有内部RC振荡器、外部晶体振荡器等多种选择。

4. 初始化外设模块：在上电复位过程中，单片机需要初始化外设模块。例如UART、SPI、I2C等通信接口，ADC、DAC等模拟输入输出接口等。

五、如何避免不必要的上电复位

1. 程序设计：在程序设计中应该尽可能地避免死循环、跑飞等异常情况的出现。同时，在程序中应该加入异常处理机制，以便及时发现和处理异常情况。

2. 供电稳定性：为了避免供电波动或者短暂断电对芯片造成影响，应该采用稳定可靠的供电方案。例如使用稳压芯片或者UPS等设备。

3. 芯片选择：在选择单片机时，应该考虑芯片的稳定性、可靠性等因素。同时，应该选择具有良好复位电路和异常处理机制的芯片。

单片机复位电路

单片机现了“死机”、“程序跑飞”等现象，这主要是单片机复位电路设计不可靠引起的。图1是一个单片机与大功率LED八段显示器共享一个电源，并采用微分复位电路的实例。在这种情况下，系统有时会出现一些不可预料的现象，如无规律可循的“死机”、“程序走飞”等。而用仿真器调试时却无此现象发生或极少发生此现象。又如图2所示，在此图中单片机复位采用另外一种复位电路。在此电路的应用中，用户有时会发现在关闭电源后的短时间内再次开启电源，单片机可能会工作不正常。这些现象，都可认为是由于单片机复位电路的设计不当

影响单片机系统运行稳定性的因素可大体分为外因和内因两部分:

1、外因

射频干扰，它是以空间电磁场的形式传递 在机器内部的导体（引线或零件引脚）感生出相应的干扰，可通过电磁屏蔽和合理的布线/器件布局衰减该类干扰；

电源线或电源内部产生的干扰，它是通过电源线或电源内的部件耦合或直接传导，可通过电源滤波、隔离等措施来衰减该类干扰

。2、内因

振荡源的稳定性，主要由起振时间 频率稳定度和占空比稳定度决定 起振时间可由电路参数整定 稳定度受振荡器类型 温度和电压等参数影响单片机复位电路的可靠性。

二、复位电路的可靠性设计 1、基本复位电路

单片机复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。图1所示的RC复位电路可以实现上述基本功能，图3为其输入-输出特性。但解决不了电源毛刺（A 点）和电源缓慢下降（电池电压不足）等问题 而且调整 RC 常数改变延时会令驱动能力变差。左边的电路为高电平复位有效

右边为低电平 Sm为手动复位开关

Ch可避免高频谐波对电路的干扰

单片机复位电路汇总

复位电路的作用

在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态：这段时间内让CPU保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。

无论用户使用哪种类型的单片机,总要涉及到单片机复位电路的设计。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。

基本的复位方式

单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位

1、手动按钮复位

手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平（图1）。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。

图1

2、上电复位

AT89C51的上电复位电路如图2所示，只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，下接一个电阻到地即可。对于CMOS型单片机，由于在RST端内部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至1µF。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电 容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。上电时，Vcc的上升时间约为10ms，而振荡器的起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为10MHz，起振时间为1ms；晶振频率为1MHz，起振时间则为10ms。在图2的复位电路中，当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0V以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“l”态。如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，因此，CPU可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。

80C51单片机上电复位和复位延时的时序分析

1.上电复位时序分析：

当单片机通电时，其内部电路经过一系列的过程，最终实现上电复位。具体的时序如下：

a.当电源供电稳定后，单片机内部开始运行，在此之前，通过电源上的电感元件（电源滤波电感）将电源的浪涌电流限制在一定范围内，避免对器件造成损害。

b.在电源稳定后，单片机内部的复位电路开始工作，将复位引脚（RST）拉低。复位引脚通常由一个上拉电阻连接到电源电压，当复位引脚被拉低时，单片机内部复位逻辑电路开始工作。

c.单片机内部的复位逻辑电路通过一系列的电路操作，包括对寄存器、内存等的清零操作，实现对整个系统的复位。同时，系统时钟和各个外设模块（如定时器、串口等）被禁止，确保整个系统进入复位状态。

d.完成复位操作后，复位引脚会逐渐恢复高电平，此时单片机开始退出复位状态，系统可以开始正常运行。

2.复位延时时序分析：

在单片机复位后，必须等待一段时间，直到内部电路完全稳定，才能恢复正常运行。此时间段被称为复位延时。具体的时序如下：

a.当复位引脚恢复高电平时，复位逻辑电路停止工作，但系统内部的各个模块以及外设模块的电路需要一定时间来稳定，此时单片机处于复位延时状态。 b.在复位延时期间，系统时钟和各个外设模块仍然被禁止，保证系统内部不会发生意外的操作。

c.复位延时的具体时间取决于单片机的工作频率，通常在给定的单片机规格书中可以找到相关的参数或公式。复位延时可以使用一个定时器或延时循环实现，保证系统稳定后再进行正常的操作。

总结：

80C51单片机的上电复位和复位延时时序分析是单片机运行的基础，关系到系统的稳定性和可靠性。通过了解上电复位和复位延时的时序分析，可以更好地理解单片机的工作原理，并合理地设计系统硬件电路和软件逻辑，保证系统的正常运行。