為確保設計出的電路系統穩定可靠的工作,必須在電路中加入復位電路——將電路恢復到初始狀態。類似于我們使用的電腦,一旦我們電腦死機或發生其他問題,我們會利用重啟按鈕重啟我們的電腦。復位電路亦是如此,一旦我們按下復位按鍵,復位電路就會將系統恢復到初始狀態。復位電路的一般組成是電容和電阻組合形式,少部分會用到三極管。
復位方式
1、上電復位/掉電復位
上電復位
當電源電壓VCC低于上電/掉電復位電路的門檻電壓時,所有的邏輯電路都會被復位。當VCC重新恢復到正常電壓時,單片機延遲32768個時鐘后,上電復位/掉電復位狀態結束。
2、按鍵復位
3、軟件復位
涉及的單片機系統在運行過程中,有時難免會遇到需要軟件復位的情況。有些古老的單片機在硬件上可能不支持軟件復位功能,所以我們就需要去模擬軟件復位的過程。比較常用的方法是跳轉到程序的入口地址,利用匯編LJMP、JMP等跳轉語句跳到程序的初始入口。但是現在常用的一些單片機(8051、STM32等)在硬件上都支持軟件復位,配置專門的寄存器就可以實現復位功能。例如常用的8051單片機,有專門的ISP_CONTER寄存器來支持復位。寄存器的具體配置參考如下。
ISP_CONTER
4、看門狗(WDT)復位
在工業應用中,絕大多數應用系統都會用到看門狗(Watch Dog Timer)。在工業控制/汽車電子/航空航天等高可靠系統中,為了防止系統在異常情況下受到干擾導致MCU長時間異常工作、程序跑飛,通常是引進看門狗。如果CPU不在規定時間內訪問看門狗,看門狗就認為系統出了問題,會強制將系統進行復位,使系統從頭開始執行程序。現在絕大多數的單片機都支持看門狗功能,例如STC89C52、STM32等。STC89C52單片機有專門的看門狗寄存器WDT_CONTER,配置相應的位即可啟動看門狗。
看門狗
復位原理
無論使用上面的哪種復位方式,其本質都是在操作RST復位引腳。用8051單片機按鍵復位方式的圖來說明復位電路的原理。8051單片機的RST引腳只需要保持2個機器周期的高電平即可產生復位。利用電容電壓不可突變的性質,適當選取電容充放電的參數(電容值、電阻值)即可達到要求。剛開始上電時,由于電容電壓(0V)不能突變,所以電容兩端電壓為0V,RST此時的電壓為VCC。電容慢慢充電,充電結束后,電容兩端的電壓為VCC,所以此時RST的電勢為0V。電容的這一段充電時間要大于單片機的2個機器周期。
軟件復位和看門狗復位方式的原理都是使RST的高電平持續時間能夠維持2個機器周期。
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