单片机复位电路电容计算

目录

1.单片机复位电路介绍

1.1复位方式

1.2复位电平持续时间

1.3复位原理

2.复位电路电容计算


此次对51单片机的复位电路电容进行计算,其他单片机计算方法基本一致。

1.单片机复位电路介绍

1.1复位方式

单片机的三种复位方式

一、高电平复位

复位电路的工作原理 在书本上有介绍,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。

(1)、上电复位

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)。

(2) 按键复位

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。

二、低电平复位

在使用STM32芯片时,常用的复位方式为按键复位,且为低电平复位。其原理与上述高电平复位相反,分析也挺简单,这里不在赘述,只给出按键复位原理

单片机的复位引脚RST(全称RESET)出现2个机器周期以上的复位电平时,单片机就执行复位操作。如果RST持续为复位电平,单片机就处于循环复位状态。当单片机处于正常电平时就正常转入执行程序。

当单片机上电瞬间由于电容电压不能突变会使电容两边的电位相同,此时RST为低电平,之后随着时间推移电源通过电阻对电容充电,充满电时RST为高电平。正常工作为高电平,低电平复位。即上电低电平,然后转向高电平。当单片机上电瞬间由于电容电压不能突变会使电容两边的电位相同,此时RST为高电平,之后随着时间推移电源负极通过电阻对电容放电,放完电时RST为低电平。正常工作为低电平,高电平复位。

51单片机有五种常用的复位方法:

1.上电制动复位,注意:只要电源的的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。

2.软件复位,注意:复位信号保持时间是编程人员预定的时间。

3.按键电平复位,注意:复位信号保持时间大于2个时钟周期。

4.外部脉冲复位,注意:复位信号保持时间大于2个时钟周期。

5.看门狗溢出复位,注意:复位信号保持时间也是编程人员预定的时间。

1.2复位电平持续时间

保持两个机器周期以上的高电平可以使得单片机复位

如:51单片机使用晶振频率为6mhz其复位持续时间应该超过多少???

机器周期=12x时钟周期=12x1/6=2us

两个机器周期,即2x12x1/6=4us

1.3复位原理

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。

2.复位电路电容计算

(1)、上电复位

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)。

(2) 按键复位

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。

现在假设你的单片机的输出电阻为RO,电源为VDD,复位电路的电阻和电容分别为R和C。

时间常数为(RO+R)C

公式如下,Vrst为电容上的电压

现在假设你的单片机的输出电阻为RO,电源为VDD,复位电路的电阻和电容分别为R和C。

时间常数为(RO+R)C

公式如下,Vrst为电容上的电压

 51单片机电压低于1.5V时为低电平,所以充电至1.5V以上就可以开始复位。

t=RC*ln(E/(E-Vt))=RC*ln(5/(5-1.5))=RC*1.25

假定:R取10K,t通常选0.1S,则C=0.1/1.25/10K=8uf.通常取10uf。

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