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核桃設計分享
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小小的“復位電路”,大有門道

經??吹胶芏?1單片機和STM32的開發(fā)板上都會設計有“復位電路”

如下圖常見的:

圖1

圖2

以上圖1和圖2是51和32系統(tǒng)中最常用的復位電路,思考問題如下:

(1)就這幾個器件,怎么實現(xiàn)復位的?按鍵的作用是啥?

(2)圖中的電阻電容大小怎么來的?

在大學時,核桃第一次見到復位電路的時候:

先記住一點:圖1是51單片機上用的復位電路(高電平復位),圖2是STM32上用的復位電路(低電平復位)。

那都是復位電路,為什么不一樣?

我們先看51單片機和STM32的手冊,如下圖3和圖4所示:

圖3

圖4

從圖3和圖4很明顯可以看出,STC89C51單片機是高電平復位的,STM32是低電平復位的,至于時間我們后面再算,我們暫時先不看,我們先處理第一個問題。

一:這幾個器件怎么實現(xiàn)復位的

(1)STC89C51

(2)STM32

二:電阻電容的大小怎么選?

由圖1和圖2可以看出其實復位電路就是RC充放電電路

根據RC的時間常數(shù):

τ=RC (τ發(fā)音tao第四聲)      

 RC電路的充電放電公式如下:

 

其中Vt表示t時刻電容上的電壓

V0為電容初始狀態(tài)的電壓值

V1為電容充滿電的電壓值或者放完的電壓值

E 為電源電壓;

當t= 1RC時,電容電壓=0.63V1;

當t= 2RC時,電容電壓=0.86V1;

當t= 3RC時,電容電壓=0.90V1;

當t= 4RC時,電容電壓=0.98V1;

當t= 5RC時,電容電壓=0.99V1;

經過3~5個RC后,充電過程基本結束。

在充電時,電源電壓E通過電阻R向C進行充電(電容的初始值V0=0,V1=E)則可得到充電公式:

在放電時,初始值電壓為E通過R進行放電,此時V0=E,V1=0。則可得到放電公式:

51單片機復位條件:RST高電平持續(xù)24個時鐘加10us,約為12us(按照單片機的晶振頻率12MHZ來計算的話一個時鐘為1/12us,24個時鐘就是2us),看51單片機的手冊也可知,如下圖3:

51單片機復位電壓:大于3V,那也就是說上電瞬間RST的電壓大于3V,且繼續(xù)時間大于12us就行,那這個12us就是RC電路需要的充放電時間 

我們根據圖1可知RST電壓等于電阻R1的電壓VR,而VR我們需要3V以上才能保證單片機正常復位,所以我們只需要求C1的電壓被充電到超過2V的這段時間即可,說白了就是VR(RST的電壓)從5V降到3V以下而且滿足時間12us即可。

圖1

我們用圖1中的C1=10uF,R1=10K,來計算一下:

RC=10uF*10K=0.1s   我們套用公式:T=RCln(V1/V1-Vt)

V1=5V,Vt=2V。RC=0.1s   可以得到:

T=0.1ln(5/5-2)=51ms      遠遠超過12us  滿足單片機復位條件。

所以電阻R=10K,電容C=10uF,是完全滿足51單片機復位條件的,也可以從手冊中看出這個取值是沒有問題的,如下圖所示:

好了,學會計算51單片機的復位電路電阻電容的取值,相信小伙伴們對于STM32的復位電路的取值也是能計算出來的,在此就不在重復計算過程了,小伙們可以嘗試計算一下。

最后,再看另一個復位電路,如下:

上圖中加上D1的作用是什么呢?這個就留給小伙伴們思考了,知道原因的小伙伴可以評論區(qū)聊聊

好了,今天就先寫到這吧!

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