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1、文章编号：1006-1576（2007）02-0081-02单片机复位电路的可靠性与抗干扰分析1黎晖 ，魏光辉12，汤小慷（1. 军械工程学院 静电与电磁防护研究所，河北 石家庄 050003; 2. 武汉军械士官学校 雷达系，湖北 武汉 430033）摘要：单片机复位电路参数的选定须在振荡稳定后保证复位高电平持续时间大于 2 个机器周期。电源掉电时复 位电路中电容通过二极管迅速放电，待电源恢复正常时实现可靠复位，避免单片机系统在运行中突然掉电或电压跌 落而又立即恢复，从而达到抗干扰的作用。在印刷电路板上，单片机复位端口处可并联 0.010.1F 高频电容，以抑 制电源高频噪声干扰或配置施密特
2、电路，以进一步提高对串入噪声的抑制。关键词：复位电路；单片机；抗干扰；可靠性 中图分类号：TP368.1文献标识码：AReliability and Analysis of Anti-Interference about Reset Circuit of Single Chip ComputeLI Hui1, WEI Guang-hui1, TANG Xiao-kang2(1. Institute of Electrostatic & Electromagnetic Protection, Ordnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, C
3、hina;2. Dept. of Radar, Wuhan Ordnance Petty Officer Institute of PLA, Wuhan 430075, China)Abstract: The chosen parameter of reset circuit of single chip compute must guarantee that duration of reset high potential could be longer than two machine cycles after stabilization of oscillation. Capacitan
4、ce discharges rapidly through diode while losing power, and realizes reliable reset when the power returns to normal. In this way, reset circuit prevents the one-chip computer system from suddenly losing power or falling and resuming of the voltage in operation, thus gets the result of anti-interfer
5、ence. On printed circuit board, the reset port could connect a 0.010.1F high-frequence capacitance in parallel or dispose Schmitts circuit to suppress the high-frequency noise of power, in order to improve restraint on the coupling noise.Keywords: Reset circuit; Single chip computer; Anti-interferen
6、ce; Reliability0引言复位电路在单片机系统中不可缺少，其好坏影 响整个单片机应用系统的可靠性。同时，复位电路 易受噪声干扰的敏感部位。因此对复位电路的设计 首先要求保证整个应用系统可靠复位，其次是具有 抗干扰能力。故对可靠性与抗干扰能力进行分析。参数的选定在振荡稳定后应保证复位高电平 持续时间（即正脉冲宽度）大于 2 个机器周期。在 实际应用系统中，考虑到电源稳定时间、参数漂移、 晶振稳定时间及复位可靠性等因素，必须留有足够 的余量。当晶振频率为 12MHz 时，C10F、R8.2k；为 6MHz 时，可取 C22F、R1.5k。1复位电路 RC 参数的选择复位电路具有上电复位和
7、按键复位功能， 如AVcc RCB274F04RESETAVccC RB RESET图 1，实际是利用 RC 充放电原理实现电路的复位。 在复位信号输入端（RESET 引脚）保持 2 个机器周 期的高电平后，即可完成复位操作。若系统选用6MHz 晶振，则 1 个机器周期为 2us，复位脉冲宽度 最小应为 4us。实践证明，若晶振稳定时间不超过 10ms。上电瞬间 RC 电路充电，RESET 引脚出现正 脉冲。只要 RESET 端保持 10ms 以上高电平，就能 使单片机有效复位。为使其可靠复位，RESET 引脚 上电复位时间应保持 20ms 以上的高电平，即在选 择 RC 参数时要保证时间参数
8、 TRC 大于 20ms。(a) 电容接地法(b) 电容接电源法图 1复位电路2 电路结构和抗干扰分析单片机复位端口的干扰来自电源低频干扰信 号。设电源噪声信号为最基本的阶跃脉冲信号，图 1 中 2 种电路 A 点和 B 点的电压波形如图 2。从图2(a)可看出，C 接地法复位电路相当于 1 个低通滤 波环节，对于脉宽小于 3（RC）的干扰有很好 的抑制作用。图 2(b)的 C 接电源法复位电路实质是 高通滤波环节，对脉冲干扰无抑制作用。而 C 接地收稿日期： 2006-10-16；修回日期：2007-01-06作者简介：黎晖（1984-），男，江西人，军械工程学院在读硕士，从事电磁环境模拟与
9、测试技术研究。81法抗电源噪声能力优于 C 接电源法复位电路。式中：VSSK(t-)为响应稳态分量；VttKe-t/为响应瞬态分量，当时间趋向无穷时，Vtt 衰减到 0。 工程设计中，当 t3 时，输出便达到稳态，UAUA0t03333UBUBt即 VSSK(t-)、Vtt0。t0可见 B 点电压 VB 与 A 点电压 VA 斜率相等，0t只是滞后时间 ，如图 4(c)。(a) 低通滤波环节(b) 高通滤波环节 图 2电源噪声响应曲线图 3 为电容接地法复位电路的改进电路图。电 路中的二极管 D 能在电源掉电时使电容 C1 迅速放 电，待电源恢复正常时实现可靠复位。避免单片机 系统在运行中突然
10、掉电或电压跌落而又立即恢复， 由于电容已充满电压而不能重新充电所造成的单片 机无法再次被复位而导致系统出现瘫痪现象。在印 刷电路板上，单片机复位端口处可并联 0.010.1F 高频电容 C2 来抑制电源高频噪声干扰或配置施密 特电路，将进一步提高对串入噪声的抑制能力。AVcc设 VA5V 时，VBV2V，此时 RESET0， 单片机脱离复位状态。当 t3 时间内，VA5V， VB2V，单片机和非门 G 均处过渡状态，该时间 内不能实现可靠复位。当电源稳定后，电容 C 上的 充电电压又超过非门的最小输入电压（VIH2V）， 使单片机又脱离复位状态。为此，直流稳压电源若 上升时间过长，将导致系统不
11、能上电可靠复位。为克服直流电压稳定过程造成对上电自动复 位的影响，可采用带电源检测复位电路，如图 5。 只要合理配置电阻 R3、R4 的阻值及选择稳压管 DW 的击穿电压，使 VCC 未达到额定值前，三极管 BGR1BDC2截止，VA 点电平为低，电容器不充电。而当 VCC稳定后，DW 被击穿，三极管 BG 饱和导通，致使R2 C174LS14VA 点为高电平，对电容充电，RESET 为高电平， 持续 2 个机器周期后单片机开始复位。当电容 C 上图 3抗干扰复位电路3供电电源稳定过程对复位的影响充电电压达 2V 时，RESET 为低电平，复位结束。Vcc单片机复位须在 CPU 得稳定电源后进
12、行，而R3DW上电复位电路 RC 参数设计应考虑电源稳定的过渡时间。设直流电压上电后按线型形式上升，如图 4。R4R2VAR1 BGRESETCUAUBttARBA12 1 S+1B4结论图 5带电源检测的复位电路C 74LS04VU/VUAUB3(a) 复位电路原理图(b) 数学模型 520t(c) 响应曲线图 4供电电源稳定过程对复位的影响根据自动控制原理，复位电路 RC 网络是一阶 惯性环节，当直流电压线性增长时，是斜坡输入信 号，其输出是一阶惯性环节对斜坡输入的动态响 应，数学模型如图 4(b)。设直流电压与时间的关系 为 VAKt，其拉氏变换为 VA(S)K/S2，则得到： VB(S
13、) =1 (tS+1)K S2 。取 VB(S) 的拉氏反变换为：VB (t) = L-11 (tS+1)K S2 = L-1K1 S2 - t S+ t (S+1 t)。故从以上分析可知，单片机应用系统复位电路与 电路结构形式、RC 参数的选择及供电电源的稳定 性有关，其中一方面的疏忽可能导致微机无法可靠 复位而影响单片机系统的正常工作。通过对 2 种复 位电路的对比和各元器件参数的选择，筛选出对噪 声干扰抑制性强的电容接地法复位电路，并对其进 行相应改进。再以电源稳定过程对复位的影响，提 出新型的带电源检测的复位电路，使单片机复位电 路在复杂的干扰环境下的可靠复位更具有保障。参考文献：1 王幸之. 单片机应用系统抗干扰技术M. 北京: 北京 航空航天大学出版社, 2000.2 何立民. 单片机应用系统设计M. 北京: 北京航空航 天大学出版社, 1995.3 王忠诚, 孙唯真. 电子电路及元器件入门教程M. 北斜坡响应为： VB(t) = K(t -t+te-t t)= VSS + Vtt ,82(t 0)。京: 电子工业出版社, 2006.