摘? 要： 介紹了復位電路" title="復位電路">復位電路的一些基本功能和一些常見的復位電路。提出了單片UP監(jiān)控芯片MAX706在系統(tǒng)復位電路中的應用方法,。介紹了在80kV絕緣油測試儀中應用的高可靠性" title="高可靠性">高可靠性復位電路,。
關鍵詞： 復位電路? WATCHDOG? MAX706? 高可靠性復位電路
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為確保微機系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復位電路是必不可少的一部分,。復位電路的第一功能是上電" title="上電">上電復位,。一般微機電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即4.75~5.25V,。由于微機電路是時序數(shù)字電路,，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時,，只有當VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時,，復位信號才被撤除，微機電路開始正常工作,。
微機電路在工作中受到干擾后,，容易出現(xiàn)CPU程序“跑飛”而盲目運行甚至出現(xiàn)死機現(xiàn)象。此時復位信號有效,，使微機系統(tǒng)重新恢復正常運行,。這種監(jiān)視CPU運行的電路稱為WATCHDOG電路。
1 幾種常見的復位電路
下面給出一些資料中介紹的復位電路,。圖1為一微分電路,，當電源VCC上電時，因電容C兩端電壓不能突變,，所以RES OUT在上電時會有一段時間為高電平" title="高電平">高電平,，復位有效。持續(xù)一段時間后,，復位撤除,，微機開始工作,。該電路的唯一優(yōu)點是電路簡單。但它有很多缺點：(1)當VCC電壓不足4.75V時,，RES OUT也可能已撤除,，因為它沒有VCC檢測電路" title="檢測電路">檢測電路。(2)因是微分電路,，容易引入高頻干擾,。(3)當CPU出現(xiàn)死機時，該電路不能引起復位,，不具備WATCHDOG的功能,。
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圖2是圖1的改進型，使用時R11<
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圖3是一種可靠的復位電路,，由四部分組成：
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(1)或非門U1、U2與R1,、R2,、C3構成高低電平相間的矩形波振蕩電路。當U3的輸出端Q=H時,，復位信號無效,，當Q=L時，復位信號有效,。復位信號有兩個,，是為了適應不同的CPU及接口芯片。
(2)VCC檢測電路,。U4與R3、R4,、R5,、Z1等構成VCC檢測電路，只要VCC<4.75V,，那么比較器同相端電壓V2<2.5V,， 輸出V7=L，U3的CLR=L,，則Q=L,，U5的輸出由U5的13腳決定，因該腳是矩形波信號,，故經(jīng)取非后輸出也是矩形波信號,，此時復位信號有效,。
(3)R8、C1構成延時電路,。當VCC>4.75V時,，在最初一段時間內，因C1電壓不突變,，故U3的CLR=L,，復位信號有效。這段時間是為了保證微機系統(tǒng)的晶振穩(wěn)定振蕩后才允許CPU工作,。
(4)U3,、R9、C2與PULSE IN 構成CPU運行監(jiān)視單元,，即WATCHDOG電路,。U3是一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路芯片，在電源正常后,，引腳2,、3為高電平，引腳1為輸入信號PULSE IN,。該信號由CPU提供,，只要在時間T(T由R9、C2決定)內有負脈沖出現(xiàn),，則U3輸出Q端一直為高電平,。此時或非門U5的輸出端一直為低電平，復位信號無效,。若在時間T內沒有負脈沖出現(xiàn),，則U3輸出Q端為低電平，U5的輸出由其引腳13決定,，復位有效,。在電源正常后CPU開始運行，程序中具有這樣的功能：在時間T內使PULSE IN產(chǎn)生一個負脈沖,，只要程序正常運行,，就不會產(chǎn)生復位。一旦當CPU運行脫離正常流程,，則沒有負脈沖產(chǎn)生,。在超過時間T后Q端變?yōu)榈碗娖剑瑥臀恍盘栍行?，使CPU重新接預定程序運行,。此電路雖然工作可靠，但電路比較復雜,。
2 基于MAX706的單片UP監(jiān)控電路
隨著新器件的出現(xiàn),，電路的簡化成為可能,，而且性能穩(wěn)定、功能齊全,。目前,，微機控制系統(tǒng)中越來越廣泛地應用單片UP監(jiān)控電路。如MAXIM公司的MAX706芯片,，使用起來就很方便,。
MAX706簡化了圖3的設計，減少了器件個數(shù),，所構成的電路性能更可靠,。MAX706提供如下四種功能：
(1)上電、掉電以及降壓情況下的復位輸出,。
(2)獨立的看門狗輸出,。如果在1.6s內看門狗輸入端未被觸發(fā)，看門狗輸出將變?yōu)榈碗娖健?/P>
(3)1.25V門限檢測器,，用于電源故障報警,、低電池檢測或+5V以外的電源的監(jiān)控。
(4)低電平有效的人工復位輸出,。
MAX706在電源電壓低于4.40V的情況下產(chǎn)生復位脈沖,，此器件有8腳的DIP和SO兩種封裝形式，管腳如圖4,。
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圖5是一種以MAX706為核心的復位電路,。這個復位電路具有上電掉電及降壓復位功能和看門狗功能。
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上電掉電復位功能由芯片本身提供,，而看門狗功能則由該電路保證,。在程序執(zhí)行中，保證在1.6s內PX.X發(fā)出一負脈沖,，在正常運行時,，RESET信號不會有效。如果程序跑飛盲目運行,，那么1.6s內沒有負脈沖,，RESET信號有效。
3 一種高可靠的復位電路
以MAX706為核心的復位電路在實際應用中具有很高的可靠性,，目前得到了廣泛的應用。但在一些特殊場合,，如強干擾環(huán)境中,，此電路不能可靠工作而需要改進，筆者在研制80kV絕緣油耐壓測試儀中遇到此問題,。在測試過程中,，需要有一個可調的高壓電壓,，該電壓加在絕緣油杯兩端，電壓從零逐步上升,，當油在任意時刻擊穿時,，當前電壓值即為油的絕緣值。該耐壓測試儀由圖6所示的幾個主要部分組成,。
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系統(tǒng)核心是AT89C51,，高壓產(chǎn)生電路的工作過程是由CPU控制的步進電機帶動自耦變壓器產(chǎn)生0～220V交流電壓，然后交流電壓經(jīng)1：400變比的高壓變壓器產(chǎn)生0~88kV的高壓,。當絕緣油在任意時刻擊穿時,，高壓切斷。此時,，由高壓采集電路采集并記錄當前擊穿電壓值,。經(jīng)LCD液晶屏顯示結果。為確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行,，我們起初使用了圖5所示的復位電路,。但在系統(tǒng)中存在3種情況的干擾源：
(1)電機啟停干擾源。在電機啟停時,，由于電機線圈的感性負載所引起的空間干擾影響到MAX706正常運行,，解決辦法是在MAX706的VCC與GND之間及PFI與GND之間各加一濾波電容，有效濾除了因空間干擾而引起的VCC與PFI中的尖脈沖,，這樣可使MAX706可靠地工作,。
(2)80kV靜電干擾。解決辦法是通過光電耦合器把高壓部分與低壓電路隔離,，事實證明這種方法是有效的,。
(3)大電流關斷所引起的電磁干擾。由于高壓變壓器的變比為1：400,，當絕緣油擊穿時,，高壓切斷，擊穿電流大約10MA左右,，則高壓變壓器的初級線圈電流大約4A,。當初級供電電流切斷時，由于大電流的突變而引起強電磁干擾,。當高壓切斷時,，實驗中發(fā)現(xiàn)液晶顯示器工作不正常。,，由于系統(tǒng)總線與液晶屏總線相連,，故液晶顯示器不正常狀態(tài)影響到整個系統(tǒng)，使CPU處于不正常狀態(tài),，即使系統(tǒng)復位后,，CPU仍然無法正常工作,。只有在液晶屏掉電一段時間再上電后，液晶屏才能恢復正常的工作狀態(tài),。所以當高壓切斷時,，我們設計了液晶屏的斷電保護電路，如圖7所示,。圖中,，U1為雙路D觸發(fā)器74HC74，U5為單片UP監(jiān)控芯片MAX706,，J1繼電器控制高壓的閉合與斷開,，J2繼電器控制液晶顯示器的掉電及上電。U1,、U3,、C3、U4等構成高壓擊穿復位電路,，U5及外圍電路構成系統(tǒng)復位電路,。此復位電路實現(xiàn)了上電復位和擊穿復位以及WATCHDOG功能。
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啟動時,，P1.6為低電平,，P1.4發(fā)出一負脈沖，則觸發(fā)器CD端也出現(xiàn)一段負脈沖,。此時Q=L,，J1高壓繼電器閉合，高壓接通,。當高壓擊穿時,，GYXH端為低電平，或者當電機正轉到滿位時,，P1.6變?yōu)楦唠娖?，則觸發(fā)器SD=L，Q=H,，高壓控制繼電器切斷,，同時U4的輸出產(chǎn)生一個高電平脈沖。高電平寬度由時間常數(shù)T=C3R2決定,，在U4輸出高電平期間,，J2動作，其常閉接點斷開,，切斷液晶屏供電電源,。經(jīng)時間T后，U4輸出低電平，液晶屏供電正常,。
由分析可知，圖7復位電路提供了上電復位和WATCHDOG復位功能,，同時在絕緣油擊穿時實現(xiàn)了對液晶屏的保護,。
經(jīng)實際應用表明，該電路具有很高的可靠性,，在強干擾環(huán)境中,，能夠保證微機電路可靠工作，同時實現(xiàn)了復位電路的各項功能,。
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參考文獻
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