I 單片機復位概述

1.1 復位機理

引腳RST保持2個機器周期以上的高電平

1.2 電路原理

電容剛接入電路時相當于短路，電容處于充電狀態；當電容兩極板充滿電量后，電容相當于斷路狀態。根據電容充電時間效應，通過改變電容值及接入電阻值的大小，從而滿足一定時長的高電平輸出。

1.3 復位方式

圖1復位電路圖

1.3.1上電復位

上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當于短路，RST端為高電平，自動復位；電容兩端的電壓達到電源電壓時，電容充電電流為零，電容相當于開路，RST端為低電平，程序正常運行。

1.3.2手動復位

首先經過上電復位，當按下按鍵時，RST直接與VCC相連，為高電平形成復位，同時電解電容被短路放電；按鍵松開時，VCC對電容充電，充電電流在電阻上，RST依然為高電平，仍然是復位，充電完成后，電容相當于開路，RST為低電平，正常工作。

II 系統分析

2.1 模型簡化

如圖2，模型可簡化為圖示電路，其中，系統參數為C1和R2，系統控制輸出量為，以電源接入為初始狀態，即，對模型進行建模分析。

設定單片機的晶振為12MHZ，則兩個機器周期為2ms。

圖2簡化系統模型

2.2 模型假設

假設電路中的電阻阻值忽略不計；

假設電平變化為理想電平模式，即>1.5V為高電平，輸出為1；<1.5V為低電平，輸出為0。

2.3 微分方程

III 系統求解

3.1 微分方程求解

3.1.1近似解

clear,clc
t0=0;
tN=0.5;%單位為s
h=0.001;
t=t0:h:tN;
N=length(t);
j=1;
y0=5;
for j=1:N
    tn=t0+h;
    k1=rk4(t0,y0);
    k2=rk4(t0+h/2,y0+h*k1/2);
    k3=rk4(t0+h/2,y0+h*k2/2);
    k4=rk4(t0+h,y0+h*k3);
    yn=y0+(h/6)*(k1+2*k2+2*k3+k4);
    yy(j)=yn;
    if yy(j)>=1.5
        y(j)=1;
    else
        y(j)=0;
    end
    t0=tn;
    y0=yn;
    j=j+1;
end
t=0:h:tN;
figure(1)
plot(t,yy,'r')
title('figure of RK_4 method')
xlabel('Time (s)')
ylabel('Value (y)')

圖3 近似解曲線圖

figure(2)
plot(t,y,'b')
title('figure of Urst')
xlabel('Time (t)')
ylabel('Value (U)')
axis([0 0.5 -0.1 1.1])

3.1.2解析解

由方程

圖6 電平與時間關系圖

由圖6可知，當t<0.12s時，輸出為電平1，當t<0.12s時，輸出為電平0.高電平持續時長大于2個機器周期。

（2）關于CR參數選取：

CR的取值與時長有直接關系，CR的取值有兩種方式，其一，采用經驗法，即模仿已有電路取相近值，再通過取增量進行仿真微調；其二，采用函數法，即根據上述方程，計算CR與時長的關系，從而根據t精準調節CR乘積值。

3.2.2軟件仿真

利用Multisim對該電路進行仿真，如下圖：

圖7 電路仿真原理圖

設定相應的值，可以通過觀察示波器顯示電平的變化。由圖8可知，當電平從5V下降到1.5V時，用時0.12s。

圖8 示波器仿真圖象

四、結論

由上述分析可知，當采用RC電路復位時，復位引腳電平與時間的關系式為：，經過仿真，可以發現，調整不同的CR值，可以得到不同的高電平持續時間。如果單片機晶振為12MHZ，那么復位電路的CR值可根據關系式進行調節。
編輯：hfy