高电平复位电路工作原理详解

单片机复位电路的作用是: 使单片机恢复到起始状态,让单片机的程序从头开始执行,运行时钟处于稳定状态、各种寄存器、端口处于初始化状态等等。目的是让单片机能够稳定、正确的从头开始执行程序。一共分为:高电平复位,低电平复位,按键复位电路,上电复位电路。

高电平复位电路

高电平复位电路是指当复位信号为高电平时,单片机被复位。其基本原理是利用一个电路,当输入的复位信号为高电平时,输出一个低电平信号给单片机的复位引脚,使得单片机处于复位状态。

一种简单的高电平复位电路可以是一个 NPN 晶体管和几个电阻组成的电路。当复位信号为高电平时,NPN 晶体管导通,将复位引脚接地,从而使得单片机被复位。

低电平复位电路

低电平复位电路与高电平复位电路相反,当复位信号为低电平时,单片机被复位。其原理是当输入的复位信号为低电平时,输出一个高电平信号给单片机的复位引脚,使得单片机处于复位状态。

低电平复位电路的实现可以利用一个 PNP 晶体管和几个电阻组成的电路。当复位信号为低电平时,PNP 晶体管导通,将复位引脚拉高电平,从而使得单片机被复位。

按键复位电路

按键复位电路通过按下一个按键来实现单片机的复位。按键复位电路一般由一个按键、一个电阻和一个电容组成。当按键按下时,电容会充电,使得复位引脚达到复位电平,从而使得单片机被复位。

上电复位电路

上电复位电路是在单片机上电时进行复位的电路。当单片机上电时,电路会通过一个上电检测电路检测到上电信号,然后输出一个复位信号给单片机的复位引脚,使得单片机被复位。上电复位电路一般由一个电容和一个电阻组成,电容在单片机上电时充电,当电容电压达到一定阈值时,触发复位引脚。

接下来主要讲解一下高电平复位电路工作原理

  • 单片机 高电平 复位电路 1

如上图所示当3.3V上电时候,3.3V通过D1对C2进行充电,可以非常快达到3.3V。但C1是通过R1进行充电,它的充电时间RC。根据电容两端电压不能突变原理,A点的电压从0电平,经过RC时间慢慢上升到3.3V。在B达到3.3V后,因为B点电压高过A点电压,所以Q1导通,所以C点的电压跟B点电压一样,这时候获得高高电平复位。当A点经过RC的充电,电压升到3.3V时候,Q1截止,这个时候因为R3接地,C点的电平就是0V。

掉电的时候:3.3V因为负载比较重,会非常快达到0V电平,这时候C1通过D1放电,会快速达到0V,这时候B点的电压就是3.3V,B点高过A,所以Q1导通,通过R3进行缓慢放电。这个非常关键的事C1要放完电,正常来说倒希望C2一直有电。

补充说明R4,C3的作用是防止瞬间冲击电压损害芯片脚,C3是也有改善芯片管脚抗静电的作用。

  • 单片机 高电平 复位电路 2

当这个电路处于稳态时,电容起到隔离直流的作用,隔离了 +5 V,而左侧的复位按键是弹起状态,下边部分电路就没有电压差的产生,所以按键和电容 C11 以下部分的电位都是和 GND 相等的,也就是 0 V。我们这个单片机是高电平复位,低电平正常工作,所以正常工作的电压是 0 V,没有问题。

我们再来分析从没有电到上电的瞬间,电容 C11 上方电压是 5 V,下方是 0 V,根据我们初中所学的知识,电容 C11 要进行充电,正离子从上往下充电,负电子从 GND 往上充电,这个时候电容对电路来说相当于一根导线,全部电压都加在了 R31 这个电阻上,那么 RST端口位置的电压就是 5 V,随着电容充电越来越多,即将充满的时候,电流会越来越小,那 RST 端口上的电压值等于电流乘以 R31 的阻值,也就会越来越小,一直到电容完全充满后,线路上不再有电流,这个时候 RST 和 GND 的电位就相等了也就是 0 V 了。

  • 单片机 高电平 复位电路 3

我们来看一下高电平上电复位,本质就是RC串联充电电路,在上电的瞬间,由于电容两端电压不能突变,上电后的一瞬间电容等效为短路,电容C11充电,充电电流在电阻上形成的电压为高电平;单片机复位,几个毫秒之后,电容充电完毕,电路为断路,电流为0,电阻两端电压近似于0V,这时RST就为低电平。单片机将进入正常工作状态。电容充电时间T/复位持续时间:T=(1/9)*R*C

参考:百度安全验证

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