基于MCS_51单片机的复位电路抗干扰分析与设计

1、现代电子技术2006年第8期总第223期 集成电路基于MCS 51单片机的复位电路抗干扰分析与设计王晖, 薛永存(沈阳铁路局阜新车务段辽宁阜新123000摘要:随着单片机在各个行业的广泛应用, 其可靠性、安全性成为一个非常突出的问题。而单片机应用系统中的复位电路能否可靠工作对整个微机系统可靠运行至关重要。对常用复位电路中存在的一些问题进行了分析, 并提出了解决方法。关键词:MCS51单片机; 复位; 抗干扰; 可靠性中图分类号:TP368. 1文献标识码:B文章编号:1004373X (2006 0811302Analysis and Design of Anti interference a

2、bout R eset Circuit ofMCS 51Single Chip ComputerWAN G Hui ,XU E Y ongcun(Fuxin Section ,Shenyang Railway Bureau ,Fuxin ,123000,China Abstract :Withthe extensive applications of single chip ,security have been an obvious problem. In the single chip computer application work reliably is very impor 2ta

3、nt to the whole system. This paper analyzes some reset circuit and also gives out some practical method.K eywords :MCS51single ;reliability1引言近年来, 单片机在工业自动化生产、过程控制、智能化仪器仪表等领域的应用越来越深入和广泛, 有效地提高了生产效率、控制质量与经济效益, 同时人们对其可靠性的要求也越来越高, 因此必须采取抗干扰措施, 否则系统难以稳定、可靠地运行。任何微机都是通过可靠复位之后才可有序执行应用程序的, 所以系统复位电路的设计至关重要。单

4、片机复位电路的结构并不复杂, 且参考电路的形式较多, 但有些电路是原理性的, 难以满足系统的实际要求。因此, 在设计时要加以注意。复位电路是易受噪声干扰的敏感部位, 当复位端串入干扰时, 大多数情况下不会造成单片机的错误复位, 但有时会使CPU 或I/O 接口电路中寄存器的某些位的状态发生变化, 造成系统工作失常, 所以在设计复位电路时, 既要保证整个应用系统的可靠复位, 又要考虑复位电路应具有较好的抗干扰能力。下面就常用复位电路中存在的一些问题及如何解决进行了探讨。2复位电路组成及参数选择 通常复位电路应具有上电复位和开关手动复位功能。收稿日期:20051114以MCS 51单片机为例,RS

5、T 引脚是复位信号的输入端, 复位信号的高电平有效时间应持续24个振荡周期(即2个机器周期 以上。若系统采用频率为12M Hz 晶振, 则复位信号至少应持续2s 才能完成内部复位操作。但在实际应用系统中还要考虑到系统电源的稳定时间、参数漂移, 晶振稳定时间及复位的可靠性等因素, 必须留有足够的余量。若系统电源上升时间为10ms , 振荡器起振时间和振荡频率有关(1M Hz 的为10ms 。为了使系统可靠复位,RST 引脚在上电自动复位时至少应保持20ms 的高电平。图1是利用RC 充放电原理实现上电自动复位。图 1手动复位与上电复位电路相结合图1(a 中74L S04非门最小输入高电平U ih

6、 =2V , 当充电时间t =0. 6R C 时, 根据电子元器件与实用电路手册电容C 上的充电电压U c =0. 45352V , 取R =113微电子技术王晖等:基于MCS 51 单片机的复位电路抗干扰分析与设计361. 5k , C =22F , 则t =0. 631. 531032. 231020ms , 其中t 为复位时间。电路中的二极管D 能在电源掉电时使电容C 1迅速放电, 待电源恢复正常时实现可靠复位, 避免了电源瞬时掉电而电容C 1不能迅速放电引起的单片机不能可靠复位, 导致程序运行失控。在靠近复位电路附近安装电容C 2, 可提高对电源中高频噪声的抑制。使用施密特非门74LS

7、14(可以有效地清除叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声 代替74L S04非门, 进一步提高了系统的抗干扰能力; 使用可重关于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, 当采用晶振频率为6M Hz 时, 可取C =22F , R =1. 5k ; 当采用晶振频率为12M Hz 时, C =10F , R =8. 2k 。3复位电路性能和抗干扰分析3. 1单片机复位端口的干扰单片机复位端口的干扰主要来自电源和开关传输线串入的噪声。电源在向系统提供能源的同时, 也将其噪声加到所供电的电源上。电路中微控制器的复位线、中断线以及其他一些控制线最容易受外界噪声的干扰。

8、电网上的强干扰通过电源进入电路, 即使是电池供电, 电池本身也有高频噪声。模拟电路中的模拟信号更经受不住来自电源的干扰。图1的复位电路在实际应用中是难以满足要求的(电源掉电瞬间不能使C 1迅速放电, 单片机不能可靠复位, 而且不能抑制电源的噪声干扰 , 必须对其进行改造。系统上电运行后若需要复位, 一般通过手动复位来实现。手动复位按钮一般都安装在操作面板上, 较长, 容易引起电磁感应干扰, 双绞线( , 设备。3. 2, 图1(a 所示电路实质是一个低通滤波环节, 对于电源中存在的脉宽小于T (工程设计中一般取T =3, =RC 的干扰有很好的抑制作用; (b 中电路实质是一个高通滤波环节,

9、对电源中存在的干扰脉冲没有抑制作用。从抗干扰性能方面而言, 图1(a 电路的抗电源噪声的能力要优于图1(b 。对图1所示电路进行改造, 如图2 所示。复触发的集成单稳态触发器74L S123可以展宽复位信号, 延长复位信号的持续时间, 从而确保可靠复位, 但可能会出现单片机已复位完毕, 与其统一复位的接口芯片尚未脱离复位状态的现象, 这就要求在软件中加以注意。也可以使用IMP809, IMP706, IMP813, X25043, X25045等集成复位电路, 能更可靠地实现系统复位。4系统中接口芯片的可靠复位在单片机应用系统中, (如8255,0809等 , 实现, , 这往往导致, 在实际

10、应10ms 左右的软件延, 然后再对接口电路进行初始化。5结语在设计复位电路时, 复位电路的结构及参数选择是至关重要的, 一旦被疏忽, 在较恶劣的环境中往往会使复位电路工作不可靠。经实践证明, 图2电路在实际应用中能够可靠工作。在工程实践中通常都是几种抗干扰方法并用, 互相补充完善, 才能取得较好的抗干扰效果。通过硬件与软件抗干扰的结合, 完善系统监控程序, 设计稳定可靠的单片机复位系统是完全可行的。参考文献1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,1995.2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,2000.3李维祥. MCS 51单片机原理与应用M .天津:天津大学出版社,2