單片機復位電路的可靠性分析

摘要：總結(jié)了目前使用比較廣泛的四種單片機復位電路，為微分型、積分型復位電路建立了數(shù)學模型，并比較了它們在使用中的可靠性，同時介紹了專用復位芯片。最后提出了設計復位電路應注意的問題及提高抗干擾性的措施。

單片機目前已被廣泛地應用于家電、醫(yī)療、儀器儀表、工業(yè)自動化、航空航天等領域。市場上比較流行的單片機種類主要有Intel公司、Atmel公司和Philip公司的8051系列單片機，Motorola公司的M6800系列單片機，Intel公司的MCS96系列單片機以及Microchip公司的PIC系列單片機。無論用戶使用哪種類型的單片機，總要涉及到單片機復位電路的設計。而單片機復位電路設計的好壞，直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設計完單片機系統(tǒng)，并在實驗室調(diào)試成功后，在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機”、“程序走飛”等現(xiàn)象，這主要是單片機的復位電路設計不可靠引起的。圖1是一個單片機與大功率LED八段顯示器共享一個電源，并采用微分復位電路的實例。在這種情況下，系統(tǒng)有時會出現(xiàn)一些不可預料的現(xiàn)象，如無規(guī)律可循的“死機”、“程序走飛”等。而用仿真器調(diào)試時卻無此現(xiàn)象發(fā)生或極少發(fā)生此現(xiàn)象。又如圖2所示，在此圖中單片機復位采用另外一種復位電路。在此電路的應用中，用戶有時會發(fā)現(xiàn)在關閉電源后的短時間內(nèi)再次開啟電源，單片機可能會工作不正常。這些現(xiàn)象，都可認為是由于單片機復位電路的設計不當引起的。

目前為止，單片機復位電路主要有四種類型：（1）微分型復位電路；（2）積分型復位電路；（3）比較器型復位電路；（4）看門狗型復位電路。另外，Maxim等公司也推出了專用于復位的專用芯片[1]。

1 復位電路的數(shù)學模型及可靠性分析

1.1 微分型復位電路

微分型復位電路的等效電路如圖3所示。以高電平復位為例。建立如下方程：

電源上電時，可以認為Us為階躍信號，即。其中U0是由于下拉電阻R在CPU復位端引起的電壓值，一般為0.3V以下。但在實際應用中，Us不可能為理想的階躍信號。其主要原因有兩點：（1）穩(wěn)壓電源的輸出開關特性；（2）設計人員在設計電路時，為保證電源電壓穩(wěn)定性，往往在電源的輸入端并聯(lián)一個大電容，從而導致了Us不可能為階躍信號特征。由于第一種情況與第二種情況在本質(zhì)上是一樣的，即對Us的上升斜率產(chǎn)生影響，從而影響了的URST的復位特性。為此假Us的上升斜率為k，從0V～Us需要T時間，即：

當T

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