單片機(jī)復(fù)位電路詳解

單片機(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī)，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開(kāi)始執(zhí)行。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開(kāi)始執(zhí)行。本文介紹的就是單片機(jī)按鍵復(fù)位電路原理和電路圖解析。

復(fù)位電路

在單片機(jī)系統(tǒng)中，系統(tǒng)上電啟動(dòng)的時(shí)候復(fù)位一次，當(dāng)按鍵按下的時(shí)候系統(tǒng)再次復(fù)位，如果釋放后再按下，系統(tǒng)還會(huì)復(fù)位。所以可以通過(guò)按鍵的斷開(kāi)和閉合在運(yùn)行的系統(tǒng)中控制其復(fù)位。

當(dāng)這個(gè)電路處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，電容起到隔離直流的作用，隔離了+5V，而左側(cè)的復(fù)位按鍵是彈起狀態(tài)，下邊部分電路就沒(méi)有電壓差的產(chǎn)生，所以按鍵和電容 C11以下部分的電位都是和GND相等的，也就是0V電壓。我們這個(gè)單片機(jī)是高電平復(fù)位，低電平正常工作，所以正常工作的電壓是0V電壓，完全OK，沒(méi)有問(wèn)題。

通常的按鍵分為獨(dú)立式按鍵和矩陣式按鍵兩種，獨(dú)立式按鍵比較簡(jiǎn)單，并且與獨(dú)立的輸入線相連接，如下圖所示。

獨(dú)立式按鍵電路圖

4條輸入線接到單片機(jī)的IO口上，當(dāng)按鍵K1按下時(shí)，+5V通過(guò)電阻R1然后再通過(guò)按鍵K1最終進(jìn)入GND形成一條通路，那么這條線路的全部電壓都加到了R1這個(gè)電阻上，KeyIn1這個(gè)引腳就是個(gè)低電平。當(dāng)松開(kāi)按鍵后，線路斷開(kāi)，就不會(huì)有電流通過(guò)，那么KeyIn1和+5V就應(yīng)該是等電位，是一個(gè)高電平。我們就可以通過(guò)KeyIn1這個(gè)IO口的高低電平來(lái)判斷是否有按鍵按下。

這個(gè)電路中按鍵的原理我們清楚了，但是實(shí)際上在我們的單片機(jī)IO口內(nèi)部，也有一個(gè)上拉電阻的存在。我們的按鍵是接到了P2口上，P2口上電默認(rèn)是準(zhǔn)雙向IO口，我們來(lái)簡(jiǎn)單了解一下這個(gè)準(zhǔn)雙向IO口的電路，如下圖所示。

準(zhǔn)雙向IO口結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)內(nèi)部輸出是高電平，經(jīng)過(guò)一個(gè)反向器變成低電平，NPN三極管不會(huì)導(dǎo)通，那么單片機(jī)IO口從內(nèi)部來(lái)看，由于上拉電阻R的存在，所以是一個(gè)高電平。當(dāng)外部沒(méi)有按鍵按下將電平拉低的話，VCC也是+5V，他們之間雖然有2個(gè)電阻，但是沒(méi)有壓差，就不會(huì)有電流，線上所有的位置都是高電平，這個(gè)時(shí)候我們就可以正常讀取到按鍵的狀態(tài)了。

當(dāng)內(nèi)部輸出是個(gè)低電平，經(jīng)過(guò)一個(gè)反相器變成高電平，NPN三極管導(dǎo)通，那么單片機(jī)的內(nèi)部IO口就是個(gè)低電平，這個(gè)時(shí)候，外部雖然也有上拉電阻的存在，但是兩個(gè)電阻是并聯(lián)關(guān)系，不管按鍵是否按下，單片機(jī)的IO口上輸入到單片機(jī)內(nèi)部的狀態(tài)都是低電平，我們就無(wú)法正常讀取到按鍵的狀態(tài)了。

矩陣按鍵和獨(dú)立按鍵的關(guān)系

我們?cè)谑褂冒存I的時(shí)候有這樣一種使用經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)需要多個(gè)按鍵的時(shí)候，如果做成獨(dú)立按鍵會(huì)大量占用IO口，因此我們引入了矩陣按鍵，如圖6所示，使用了8個(gè)IO口來(lái)實(shí)現(xiàn)16個(gè)按鍵。

其實(shí)獨(dú)立按鍵理解了，矩陣按鍵也簡(jiǎn)單，我們來(lái)分析一下。圖6中，一共有4組按鍵，我們只看其中一組，如圖7所示。大家認(rèn)真看一下，當(dāng)KeyOut1輸出一個(gè)低電平，KeyOut2、KeyOut3、KeyOut4這三個(gè)輸出高電平時(shí)，是否相當(dāng)于4個(gè)獨(dú)立按鍵呢。

單片機(jī)按鍵復(fù)位電路各元件的作用

如上圖，R17 C13組成止電復(fù)位電路，剛上電時(shí)，C13是電壓為0，電源通過(guò)R17對(duì)電容充電，因此，RST引腳呈現(xiàn)高電平，高電平時(shí)間大于2個(gè)晶振周期，單片機(jī)復(fù)位。

電容充電完畢，RST引腳呈現(xiàn)低電平，復(fù)位結(jié)束。

按鈕S22和R16組成手動(dòng)復(fù)位電路 ，按下S22，電源接通R16和 R17，由于R17阻值比較大，因此RST是高電平，同時(shí)電容通過(guò)R16迅速放電，即使按鈕觸點(diǎn)斷開(kāi)，電源也可對(duì)C13充電，使RST高電平穩(wěn)定一段時(shí)間 ，保證可靠復(fù)位。C13容量較小時(shí)，R16可省掉，小電容短路放電不會(huì)損壞按鈕觸點(diǎn)。