單片機復位電路就好比電腦的重啟部分,當電腦在使用中出現死機,按下重啟按鈕電腦內部的程序從頭開始執行。單片機也一樣,當單片機系統在運行中,受到環境干擾出現程序跑飛的時候,按下復位按鈕內部的程序自動從頭開始執行。本文介紹的就是單片機按鍵復位電路原理和電路圖解析。
復位電路
在單片機系統中,系統上電啟動的時候復位一次,當按鍵按下的時候系統再次復位,如果釋放后再按下,系統還會復位。所以可以通過按鍵的斷開和閉合在運行的系統中控制其復位。
單片機復位電路
當這個電路處于穩態時,電容起到隔離直流的作用,隔離了+5V,而左側的復位按鍵是彈起狀態,下邊部分電路就沒有電壓差的產生,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。我們這個單片機是高電平復位,低電平正常工作,所以正常工作的電壓是0V電壓,完全OK,沒有問題。
單片機按鍵復位電路原理和電路圖解析
獨立按鍵
通常的按鍵分為獨立式按鍵和矩陣式按鍵兩種,獨立式按鍵比較簡單,并且與獨立的輸入線相連接,如下圖所示
獨立式按鍵電路圖
4條輸入線接到單片機的IO口上,當按鍵K1按下時,+5V通過電阻R1然后再通過按鍵K1最終進入GND形成一條通路,那么這條線路的全部電壓都加到了R1這個電阻上,KeyIn1這個引腳就是個低電平。當松開按鍵后,線路斷開,就不會有電流通過,那么KeyIn1和+5V就應該是等電位,是一個高電平。我們就可以通過KeyIn1這個IO口的高低電平來判斷是否有按鍵按下。
這個電路中按鍵的原理我們清楚了,但是實際上在我們的單片機IO口內部,也有一個上拉電阻的存在。我們的按鍵是接到了P2口上,P2口上電默認是準雙向IO口,我們來簡單了解一下這個準雙向IO口的電路,如下圖所示。
準雙向IO口結構圖
當內部輸出是高電平,經過一個反向器變成低電平,NPN三極管不會導通,那么單片機IO口從內部來看,由于上拉電阻R的存在,所以是一個高電平。當外部沒有按鍵按下將電平拉低的話,VCC也是+5V,他們之間雖然有2個電阻,但是沒有壓差,就不會有電流,線上所有的位置都是高電平,這個時候我們就可以正常讀取到按鍵的狀態了。
當內部輸出是個低電平,經過一個反相器變成高電平,NPN三極管導通,那么單片機的內部IO口就是個低電平,這個時候,外部雖然也有上拉電阻的存在,但是兩個電阻是并聯關系,不管按鍵是否按下,單片機的IO口上輸入到單片機內部的狀態都是低電平,我們就無法正常讀取到按鍵的狀態了。
矩陣按鍵
矩陣按鍵和獨立按鍵的關系
我們在使用按鍵的時候有這樣一種使用經驗,當需要多個按鍵的時候,如果做成獨立按鍵會大量占用IO口,因此我們引入了矩陣按鍵,如圖6所示,使用了8個IO口來實現16個按鍵。
矩陣按鍵
其實獨立按鍵理解了,矩陣按鍵也簡單,我們來分析一下。圖6中,一共有4組按鍵,我們只看其中一組,如圖7所示。大家認真看一下,當KeyOut1輸出一個低電平,KeyOut2、KeyOut3、KeyOut4這三個輸出高電平時,是否相當于4個獨立按鍵呢。
單片機按鍵復位電路各元件的作用
如上圖,R17 C13組成止電復位電路,剛上電時,C13是電壓為0,電源通過R17對電容充電,因此,RST引腳呈現高電平,高電平時間大于2個晶振周期,單片機復位
電容充電完畢,RST引腳呈現低電平,復位結束
按鈕S22和R16組成手動復位電路 ,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,同時電容通過R16迅速放電,即使按鈕觸點斷開,電源也可對C13充電,使RST高電平穩定一段時間 ,保證可靠復位。 C13容量較小時,R16可省掉,小電容短路放電不會損壞按鈕觸點。
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原文標題:單片機按鍵復位電路原理和電路圖解析
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