单片机复位详解

单片机复位介绍

单片机复位是确保单片机能够稳定、正确地从头开始执行程序的重要机制。复位电路的作用是使单片机的状态处于初始化状态，包括让时钟处于稳定状态、各种寄存器和端口处于初始化状态等。

单片机复位分为高电平复位和低电平复位两种方式。

基本上所有单片机都有一个复位端口(随着单片机技术的发展，现在有些单片机内部集成了复位电路，这样它的复位端口有可能和IO端口等复用)。

简单讲就是给单片机的复位端口施加一定时间的高电平(或者低电平)，单片机就能完成初始化过程，从头开始执行程序。

这个时间就称为复位时间，一般单片机的复位时间都很短，不过每种单片机的复位时间都不等，这个就需要查阅相应单片机的数据手册来获得该种单片机的复位时间。

需要注意的是，单片机复位后，一定要给单片机的复位端口施加单片机正常工作时的电平。例如对于低电平的复位电路，复位后，复位口应当处于高电平状态。

复位的类型

1. 上电复位（Power-on Reset, POR）：当单片机接通电源时，内部电路会因为电源的初始不稳定状态而进行复位。

2. 手动复位：通过按下硬件复位按钮来实现，通常连接到单片机的复位引脚。

3. 软件复位：通过软件命令来实现，某些单片机允许通过执行特定的软件指令来复位。

4. 看门狗复位（Watchdog Reset, WDG）：如果程序运行死锁，看门狗定时器可以自动复位单片机。

5. 掉电复位（Brown-out Reset, BOR）：当电源电压下降到某个阈值以下时，单片机会自动复位。

复位电路的工作原理

复位电路通常包括一个电阻和一个电容，它们连接到单片机的复位引脚。以下是复位电路的工作原理：

1. 充电过程：当电源接通时，电容开始充电，导致复位引脚的电压逐渐上升。

2. 维持复位状态：在电容充电期间，复位引脚的电压维持在一个高电平（对于低电平复位的单片机）或低电平（对于高电平复位的单片机），保持单片机在复位状态。

3. 复位结束：当电容充满电后，复位引脚的电压达到稳定状态，单片机退出复位状态，开始正常运行。

上电复位：当单片机上电时，电容开始充电，由于电容的充电延迟特性，复位端的电位逐渐下降，直至电容充满电，复位端的电压变为低电平，完成复位。

按键复位：通过按键手动触发复位，当按键按下时，复位端被拉到高电平（对于高电平复位的单片机）或低电平（对于低电平复位的单片机），使单片机复位。

改进的按键复位电路：在按键复位电路中增加二极管，可以快速释放电容上的电荷，保证复位信号正确无误，并为下次复位做好准备。

专用复位芯片：随着系统复杂度的增加，使用专用复位芯片可以提供更可靠的复位机制。

复位电路的设计

在设计复位电路时，需要注意以下几点：

1. 电容的选择：电容的容值会影响复位时间，需要根据单片机的数据手册选择合适的电容值。

2. 电阻的选择：电阻与电容一起决定了复位信号的持续时间，需要确保复位信号持续时间满足单片机的要求。

电阻和电容的值：RC电路的时间常数（τ = R*C）决定了复位信号的宽度。这个值需要根据单片机的复位时间要求来选择。

3. 电源稳定性：电源的稳定性对复位电路的影响很大，需要确保电源能够提供稳定的电压。电源的稳定性会影响复位电路的可靠性。在设计时，可能需要考虑电源滤波电路。

4. 抗干扰能力：复位电路需要具备一定的抗干扰能力，以防止由于电源波动或外部干扰导致的误复位。复位电路应该能够抵抗电磁干扰（EMI），避免误触发复位。

5. 复位按钮的设计：如果使用手动复位按钮，需要确保按钮在按下时能够提供稳定的复位信号，并在释放后能够迅速返回到正常状态。

复位电路的改进

复位电路对于单片机系统至关重要，它确保了系统能够在各种异常情况下安全地恢复到初始状态，避免数据损坏或系统崩溃。

为了提高复位电路的可靠性，可以采取以下措施：

1. 添加二极管：在电容放电路径中添加二极管，可以防止电源瞬间断电时电容无法快速放电，导致复位信号不正确。

2. 使用复位芯片：复位芯片可以提供更加稳定和可靠的复位信号，尤其是在复杂的应用环境中。

复位电路的类型

1. 微分型复位电路：利用电压的快速变化来触发复位。

2. 积分型复位电路：利用电压的缓慢变化来触发复位。

3. 比较器型复位电路：通过比较电压值来决定是否触发复位。

4. 看门狗型复位电路：通过定时器来监控程序运行状态，一旦程序跑飞，通过看门狗定时器来触发复位。

总结

单片机复位电路的设计需要根据具体的应用需求和单片机的特性来定制。复位电路是单片机系统中不可或缺的一部分，设计良好的复位电路可以大大提高系统的可靠性和稳定性。在设计时，需要根据单片机的具体要求和应用场景，选择合适的复位电路类型，并精确计算电阻和电容的值，以确保复位信号的准确性和及时性。