单片机复位电路设计与研究

孟雍祥 冯向超

单片机在性能以及价格上都具有一定的优势，因此被广泛应用在机电、医疗、工业自动化等多個方面，而保障其始终处于稳定工作状态下的关键部分之一就是复位电路。单片机复位电路设计工作中的可靠与否，对于整体工作系统的正常运行与否、运行中发生死机以及程序走飞现象的频率等有着直接的影响。本文针对当前较为流行的单片机复位电路设计方式进行分析，同时针对其复位电路设计中的注意事项，并就其自身的抗干扰设计提出了自己的看法，以期对今后的单片机复位电路设计工作有所帮助。

单片机;复位电路设计;注意事项;抗干扰设计

1、常见的单片机复位电路设计方式分析

1.1专用化芯片复位电路设计

在RC特性以及温度有所变化的时候，RC电路自身的特性就会发生相应的改变，也正是因为其特性的起伏不定，才导致RC复位电路在使用性能上受到了一定的影响，与此同时，其复位所用时间也会受到这个变化的影响。但是集成化复位电路的诞生却将RC复位电路特性不稳定的问题予以解决，从而在当前社会中得到了较为广泛的应用。当前技术条件下，低电平复位电路主要包括MAX705、STM809、STM811、IMP809等诸多类型，而在高电平的复位电路上主要可以划分为MAX812、TCM810、CAT812等等类型。当然还有一些同时具备高低电平的复位电路，主要包括CAT707、MAX707、MAN813L、MAX706等等类型，以上提及到的这些复位电路都是如今十分常用的几种类型。就以其中的MAX706复位电路设计进行分析，其自身同时具备高低电平两种类型的复位管脚，实际使用中因为具备上电位自动化复位功能，并且其复位所需时间仅仅需要200毫秒，同时还具备相应的人工复位功能，在弹起复位按键的时候也同样可以在200毫秒之内完成复位工作，其内部还有独立性质的看门狗电路，所以在实际使用中可以满足大多数的复位电路需求。

1.2RC控制上电和手动复位电路设计

图1中展示的就是RC控制上电和手动复位电路，整个的复位电路是由两个电容、一个电阻和复位开关共同组成的。在电源接通的那一瞬间内其中的C77电容就会维持在一种短路状态之下，而电路中的RST一端则是会处于一种高电平的状态下，在C77电容自身的充电过程得以完成之后，RST一端就会转变为低电平状态。当需要做到人工手动复位的时候只需要按下KEY1即可，随后+5V的电源就会直接加到RST端之前，进行单片机的强行复位工作。而在KEY1按键抬起之后，RST端就会因为呈现出低电平状态从而完成复位工作。其中RST端处于高电平状态下的时长是完全由电容的充电时长所决定的。这种类型的复位电路设计属于高电平复位的一种，整体的结构设计较为简单，并且在高电平的复位时间可以借助RC数值进行选择，但是其抗干扰能力相对较差，只适用于一些电磁环境相对稳定的条件下。

1.3比较器类型的复位电路设计

图2展示的就是比较器类型的复位电路设计方式。这种类型的设计方式在上电复位的过程中因为本身结构组成了一个RC上低通性质网络，因此在输入电压的过程中正相输入端的时间要晚于负相输入端，但在时间常数上，却是负相输入端要远远小于正相输入端的RC网络。也正因如此，在正端电压没有超过负端电压的情况下，比较器输出的是低电平，在经过反相器之后才会产生相应的高电平。这种电路设计本身结构也较为简洁，高电平状态下的复位时间也可以经由RC数值进行选择。但是，相较于RC控制上，其抗干扰能力和手动复位电路得到了显著的提升。但是也十分容易因为电压中的浪涌现象而导致在浪涌不存在后无法产生对应的复位脉冲。同时因为电源二次开关上的间隔时间太短，在实际的复位效果上依旧有值得改进的地方。

2、单片机复位设计中的注意事项

2.1电感适当增减

在同时使用微分类型复位电路设计以及稳压电源的过程中，需要在电容的输入一端注意电感的增减，以此来将因为负载突变多引发的干扰复位脉冲的产生概率降至最低。这种类型的复位电路最适用于电路板自身空间十分有限的情况下。

2.2电源电压波动特性的考虑

而在使用积分类型复位电路的过程中，需要考虑在上电复位状态下电源电压自身的上升率，尤其是在电压的实际上升率较低的情况下就需要选用一些较为复杂的比较器类型的复位电路。除此之外，还需要考虑是否采取相应的降压措施以便将整个电路的功耗数值，如果存在着相对应的降压措施就需要将二极管自身的正向降压给复位电路带来的实际影响纳入考虑范围之内。

2.3上电复位的电压上升率

在进行比较器类型复位电路设计工作的过程中，需要重点考虑其电源电压的波动特性，如果设计的复位电路所处的工作环境相对较为复杂，就很有可能因为外界因素的干扰引发毛刺电压现象，继而导致异常复位。在这种情形之下，就需要从毛刺电压的实际峰值入手采取如下的措施，以将毛刺电压的发生概念降至最低：第一，在计算出电源自身电压的正常数值和系统正常工作所需的最低电压数值二者之差的前提下，将这个数值差和毛刺电压的峰值数值进行比较，如果毛刺电压的峰值小于这个差值，就可以通过将比较器的复位电压下限进行适当的调低将之解决。第二，当这个毛刺电压峰值超过数值差的时候，就需要从毛刺电压峰值的降低以及复杂比较器类型复位电路设计选用两个方面解决问题。

3、单片机复位设计中的抗干扰设计

3.1针对单片机复位端的抗干扰设计

在单片机的复位端中能够对其产生影响的因素主要包括电源和按钮传输线中的噪声，这些噪声的存在影响是CPU内部的状态。在正常情况下单片机自身的复位按钮是不引出的。但是于一些特殊类型的仪器而言，按钮需要直接安装在操作面板之上，如此一来就会直接加长传输线的实际长度，就十分容易引发电磁感应干扰。因此为了将这个电磁感应干扰程度降至最低，需要选用双绞线作为复位按钮自身的传输线，同时还需要和交流用电设施保持一定的距离。除此之外，还可以在复位的端口上将一个0.01µF的高频电容与之进行并联操作。通过这种种措施的使用就可以很好的提升其抗干扰能力。

3.2针对抑制电压瞬变的抗干扰设计

供电用电源自身的稳定与否对于单片机的复位也会产生相应的影响，在电压上升缓慢、电源自身稳定过渡所需时长过长的情况下就很容易导致上电复位失灵问题，同时电源自身的在一个瞬间的断电现象就很容易导致程序出现异常运行。为了提升电路自身的稳定可靠的工作，通常使用的方式就是将RC电路和施密特电路进行连接之后，将二者共同接入单片机的复位端上，这种方式十分适用于那些工作现场干扰过大以及电压自身波动幅度较大的环境中。

4、总结

单片机因为自身的性能较好并且价格相对较为低廉而被广泛应用在各种高新产业中。但是其设计的稳定与否对于整个系统的安全稳定运行有着极为重要的意义，因此在设计的过程中必须注意电感适当增减、上电复位的电压上升率以及电源电压波动特性等几个方面。同时还需要针对单片机复位端以及电压瞬变做出相应的抗干扰设计，方可保障单片机自身复位的稳定以及可靠。

参考文献

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作者简介：孟雍祥（1990-），男，山东省淄博市人，职称：研究实习员，学历：硕士研究生，研究方向：声学电子和海洋仪器开发;

冯向超（1989-），男，硕士研究生。