高可靠性复位电路设计（电路设计与分析）
为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分。复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5v±5%，即4.75~5.25v。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当vcc超过4.75v低于5.25v以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。
微机电路在工作中受到干扰后，容易出现cpu程序“跑飞”而盲目运行甚至出现死机现象。此时复位信号有效，使微机系统重新恢复正常运行。这种监视cpu运行的电路称为watchdog电路。
1 几种常见的复位电路 下面给出一些资料中介绍的复位电路。图1为一微分电路，当电源vcc上电时，因电容c两端电压不能突变，所以res out在上电时会有一段时间为高电平，复位有效。持续一段时间后，复位撤除，微机开始工作。该电路的唯一优点是电路简单。但它有很多缺点：(1)当vcc电压不足4.75v时，res out也可能已撤除，因为它没有vcc检测电路。(2)因是微分电路，容易引入高频干扰。(3)当cpu出现死机时，该电路不能引起复位，不具备watchdog的功能。
图2是图1的改进型，使用时r11>c12。它克服了图1电路中的缺点(2)，但是仍然有缺点(1)和(3)。
图3是一种可靠的复位电路，由四部分组成：
(1)或非门u1、u2与r1、r2、c3构成高低电平相间的矩形波振荡电路。当u3的输出端q=h时，复位信号无效，当q=l时，复位信号有效。复位信号有两个，是为了适应不同的cpu及接口芯片。
(2)vcc检测电路。u4与r3、r4、r5、z1等构成vcc检测电路，只要vcc<4.75v，那么比较器同相端电压v24.75v时，在最初一段时间内，因c1电压不突变，故u3的clr=l，复位信号有效。这段时间是为了保证微机系统的晶振稳定振荡后才允许cpu工作。
(4)u3、r9、c2与pulse in 构成cpu运行监视单元，即watchdog电路。u3是一单稳态触发电路芯片，在电源正常后，引脚2、3为高电平，引脚1为输入信号pulse in。该信号由cpu提供，只要在时间t(t由r9、c2决定)内有负脉冲出现，则u3输出q端一直为高电平。此时或非门u5的输出端一直为低电平，复位信号无效。若在时间t内没有负脉冲出现，则u3输出q端为低电平，u5的输出由其引脚13决定，复位有效。在电源正常后cpu开始运行，程序中具有这样的功能：在时间t内使pulse in产生一个负脉冲，只要程序正常运行，就不会产生复位。一旦当cpu运行脱离正常流程，则没有负脉冲产生。在超过时间t后q端变为低电平，复位信号有效，使cpu重新接预定程序运行。此电路虽然工作可靠，但电路比较复杂。
2 基于max706的单片up监控电路 随着新器件的出现，电路的简化成为可能，而且性能稳定、功能齐全。目前，微机控制系统中越来越广泛地应用单片up监控电路。如maxim公司的max706芯片，使用起来就很方便。
max706简化了图3的设计，减少了器件个数，所构成的电路性能更可靠。max706提供如下四种功能：
(1)上电、掉电以及降压情况下的复位输出。
(2)独立的看门狗输出。如果在1.6s内看门狗输入端未被触发，看门狗输出将变为低电平。
(3)1.25v门限检测器，用于电源故障报警、低电池检测或+5v以外的电源的监控。
(4)低电平有效的人工复位输出。
max706在电源电压低于4.40v的情况下产生复位脉冲，此器件有8脚的dip和so两种封装形式，管脚如图4。
图5是一种以max706为核心的复位电路。这个复位电路具有上电掉电及降压复位功能和看门狗功能。
上电掉电复位功能由芯片本身提供，而看门狗功能则由该电路保证。在程序执行中，保证在1.6s内px.x发出一负脉冲，在正常运行时，reset信号不会有效。如果程序跑飞盲目运行，那么1.6s内没有负脉冲，reset信号有效。
3 一种高可靠的复位电路 以max706为核心的复位电路在实际应用中具有很高的可靠性，目前得到了广泛的应用。但在一些特殊场合，如强干扰环境中，此电路不能可靠工作而需要改进，笔者在研制80kv绝缘油耐压测试仪中遇到此问题。在测试过程中，需要有一个可调的高压电压，该电压加在绝缘油杯两端，电压从零逐步上升，当油在任意时刻击穿时，当前电压值即为油的绝缘值。该耐压测试仪由图6所示的几个主要部分组成。
系统核心是at89c51，高压产生电路的工作过程是由cpu控制的步进电机带动自耦变压器产生0～220v交流电压，然后交流电压经1：400变比的高压变压器产生0~88kv的高压。当绝缘油在任意时刻击穿时，高压切断。此时，由高压采集电路采集并记录当前击穿电压值。经lcd液晶屏显示结果。为确保系统稳定可靠的运行，我们起初使用了图5所示的复位电路。但在系统中存在3种情况的干扰源：
(1)电机启停干扰源。在电机启停时，由于电机线圈的感性负载所引起的空间干扰影响到max706正常运行，解决办法是在max706的vcc与gnd之间及pfi与gnd之间各加一滤波电容，有效滤除了因空间干扰而引起的vcc与pfi中的尖脉冲，这样可使max706可靠地工作。
(2)80kv静电干扰。解决办法是通过光电耦合器把高压部分与低压电路隔离，事实证明这种方法是有效的。
(3)大电流关断所引起的电磁干扰。由于高压变压器的变比为1：400，当绝缘油击穿时，高压切断，击穿电流大约10ma左右，则高压变压器的初级线圈电流大约4a。当初级供电电流切断时，由于大电流的突变而引起强电磁干扰。当高压切断时，实验中发现液晶显示器工作不正常。，由于系统总线与液晶屏总线相连，故液晶显示器不正常状态影响到整个系统，使cpu处于不正常状态，即使系统复位后，cpu仍然无法正常工作。只有在液晶屏掉电一段时间再上电后，液晶屏才能恢复正常的工作状态。所以当高压切断时，我们设计了液晶屏的断电保护电路，如图7所示。图中，u1为双路d触发器74hc74，u5为单片up监控芯片max706，j1继电器控制高压的闭合与断开，j2继电器控制液晶显示器的掉电及上电。u1、u3、c3、u4等构成高压击穿复位电路，u5及外围电路构成系统复位电路。此复位电路实现了上电复位和击穿复位以及watchdog功能。
启动时，p1.6为低电平，p1.4发出一负脉冲，则触发器cd端也出现一段负脉冲。此时q=l，j1高压继电器闭合，高压接通。当高压击穿时，gyxh端为低电平，或者当电机正转到满位时，p1.6变为高电平，则触发器sd=l，q=h，高压控制继电器切断，同时u4的输出产生一个高电平脉冲。高电平宽度由时间常数t=c3r2决定，在u4输出高电平期间，j2动作，其常闭接点断开，切断液晶屏供电电源。经时间t后，u4输出低电平，液晶屏供电正常。
由分析可知，图7复位电路提供了上电复位和watchdog复位功能，同时在绝缘油击穿时实现了对液晶屏的保护。
经实际应用表明，该电路具有很高的可靠性，在强干扰环境中，能够保证微机电路可靠工作，同时实现了复位电路的各项功能。
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图2是图1的改进型，使用时r11>c12。它克服了图1电路中的缺点(2)，但是仍然有缺点(1)和(3)。
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(1)或非门u1、u2与r1、r2、c3构成高低电平相间的矩形波振荡电路。当u3的输出端q=h时，复位信号无效，当q=l时，复位信号有效。复位信号有两个，是为了适应不同的cpu及接口芯片。
(2)vcc检测电路。u4与r3、r4、r5、z1等构成vcc检测电路，只要vcc<4.75v，那么比较器同相端电压v24.75v时，在最初一段时间内，因c1电压不突变，故u3的clr=l，复位信号有效。这段时间是为了保证微机系统的晶振稳定振荡后才允许cpu工作。
(4)u3、r9、c2与pulse in 构成cpu运行监视单元，即watchdog电路。u3是一单稳态触发电路芯片，在电源正常后，引脚2、3为高电平，引脚1为输入信号pulse in。该信号由cpu提供，只要在时间t(t由r9、c2决定)内有负脉冲出现，则u3输出q端一直为高电平。此时或非门u5的输出端一直为低电平，复位信号无效。若在时间t内没有负脉冲出现，则u3输出q端为低电平，u5的输出由其引脚13决定，复位有效。在电源正常后cpu开始运行，程序中具有这样的功能：在时间t内使pulse in产生一个负脉冲，只要程序正常运行，就不会产生复位。一旦当cpu运行脱离正常流程，则没有负脉冲产生。在超过时间t后q端变为低电平，复位信号有效，使cpu重新接预定程序运行。此电路虽然工作可靠，但电路比较复杂。
2 基于max706的单片up监控电路 随着新器件的出现，电路的简化成为可能，而且性能稳定、功能齐全。目前，微机控制系统中越来越广泛地应用单片up监控电路。如maxim公司的max706芯片，使用起来就很方便。
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(1)上电、掉电以及降压情况下的复位输出。
(2)独立的看门狗输出。如果在1.6s内看门狗输入端未被触发，看门狗输出将变为低电平。
(3)1.25v门限检测器，用于电源故障报警、低电池检测或+5v以外的电源的监控。
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max706在电源电压低于4.40v的情况下产生复位脉冲，此器件有8脚的dip和so两种封装形式，管脚如图4。
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