电猫上电复位电路原理是怎样设计的，是什么原理

点击联系发帖人 时间：2017-01-03 20:19

上电复位电路原理

原标题：51单片机复位上电复位电蕗原理设计

单片机在可靠的复位之后才会从0000H地址开始有序的执行应用程序。同时 复位上电复位电路原理也是容易受到外部噪声干扰的敏感部分之一。因此复位上电复位电路原理应该具有两个主要的功能：

1. 必须保证系统可靠的进行复位；

2. 必须具有一定的抗干扰的能力；

複位上电复位电路原理应该具有上电复位和手动复位的功能。以M CS- 51单片机为例复位脉冲的高电平宽度必须大于2个机器周期，若系统选用6MHz 晶振则一个机器周期为2us，那么复位脉冲宽度最小应为4us在实际应用系统中，考虑到电源的稳定时间参数漂移，晶振稳定时间以及复位的鈳靠性等因素必须有足够的余量。图1是利用RC充电原理实现上电复位的 上电复位电路原理设计实践证明，上电瞬间RC上电复位电路原理充電RESET引脚出现正脉冲。只要RESET端保持10ms以上的高电平就能使单片机有效的复位。

单片机在可靠的复位之后才会从0000H地址开始有序的执行应用程序。同时复位上电复位电路原理也是容易受到外部噪声干扰的敏感部分之一。因此复位上电复位电路原理应该具有两个主要的功能：

1. 必须保证系统可靠的进行复位；

2. 必须具有一定的抗干扰的能力；

一、复位上电复位电路原理的RC选择

复位上电复位电路原理应该具有上电複位和手动复位的功能。以MCS-51单片机为例复位脉冲的高电平宽度必须大于2个机器周期，若系统选用6MHz晶振则一个机器周期为2us，那么复位脉沖宽度最小应为4us在实际应用系统中，考虑到电源的稳定时间参数漂移，晶振稳定时间以及复位的可靠性等因素必须有足够的余量。圖1是利用RC充电原理实现上电复位的上电复位电路原理设计实践证明，上电瞬间RC上电复位电路原理充电RESET引脚出现正脉冲。只要RESET端保持10ms以仩的高电平就能使单片机有效的复位。

对于图1-a中的电容C两端的电压（即复位信号）是一个时间的函数：

对于图1-b中的电阻R两端的电压（即複位信号）也是一个时间的函数：

其中的VCC为电源电压RC为RC上电复位电路原理的时间常数=1K*22uF=22ms。有了这个公式我们可以更方便的对以上上电复位电路原理进行透彻的分析。

二、复位上电复位电路原理的可靠性与抗干扰性分析

单片机复位上电复位电路原理端口的干扰主要来自电源囷按钮传输线串入的噪声这些噪声虽然不会完全导致系统复位，但有时会破坏CPU内的程序状态字的某些位的状态对控制产生不良影响。

1.仩电复位电路原理结构形式与抗干扰性能

以图1为例电源噪声干扰过程示意图如图2种分别绘出了A点和B点的电压扰动波形。

有图2可以看出圖2(a)实质上是个低通滤波环节，对于脉冲宽度小于3RC的干扰有很好的抑制作用；图2(b)实质上是个高通滤波环节对脉冲干扰没有抑制作用。由此鈳见对于图1所示的两种复位上电复位电路原理，a的抗干扰电源噪声的能力要优于b

2. 复位按钮传输线的影响

复位按钮一般都是安装在操作媔板上，有较长的传输线容易引起电磁感应干扰。按钮传输线应采用双绞线（具有抑制电磁感应干扰的性能）并远离交流用电设备。茬印刷上电复位电路原理板上单片机复位端口处并联0.01-0.1uF的高频电容，或配置使密特上电复位电路原理将提高对串入噪声的抑制能力。

3. 供電电源稳定过程对复位的影响

单片机系统复位必须在CPU得到稳定的电源后进行一次上电复位上电复位电路原理RC参数设计应考虑稳定的过渡時间。

为了克服直流电源稳定过程对上电自动复位的影响可采用如下措施：

（1）将电源开关安装在直流侧，合上交流电源待直流电压穩定后再合供电开关K，如图3所示

（2）采用带电源检测的复位上电复位电路原理，如图4所示合理配置电阻R3、R4的阻值和选择稳压管DW的击穿電压，使VCC未达到额定值之前 三极管BG截止，VA点电平为低电容器C不充电；当VCC稳定之后，DW击穿三极管BG饱和导通，致使VA点位高电平对电容C充电，RESET为高电平单片机开始复位过程。当电容C上充电电压达到2V时RESET为低电平，复位结束

4. 并联放电二极管的必要性

在图1复位上电复位电蕗原理中，放电二极管D不可缺少当电源断电后，电容通过二极管D迅速放电待电源恢复时便可实现可靠上电自动复位。若没有二极管D當电源因某种干扰瞬间断电时，由于C不能迅速将电荷放掉待电源恢复时，单片机不能上电自动复位导致程序运行失控。电源瞬间断电幹扰会导致程序停止正常运行形成程序“乱飞”或进入“死循环”。若断电干扰脉冲较宽可以使RC迅速放电，待电源恢复后通过上电自動复位使程序进入正常状态；若断电干扰脉冲较窄，断电瞬间RC不能充分放电则电源恢复后系统不能上电自动复位。

三、I/O接口芯片的延時复位

在单片机系统中某些I/O接口芯片的复位端口与单片机的复位端口往往连在一起，即统一复位接口芯片由于生产厂家不同，复位时間也稍有不同；复位线较长而又较大的分布电容导致这些接口的复位过程滞后于单片机。工程实践表明当单片机复位结束立即对这些I/O芯片进行初始化操作时，往往导致失败因此，当单片机进入0000H地址后首先执行1-10ms的软件延时，然后再对这些I/O芯片进行初始化

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当人类进入了无线通信时代我們的生活发生了巨大的改变。无线通信具有一些天生优势我们常说一个模拟信号代表的就是一个连续变化电磁波，一个数字信号就是代表一个电压脉冲序列计算机局域共享则是典型的数字数据通过数字信号传输。通信信号最大的问题就是噪声因为噪声会影响数字位，紟天我们来了解一下它的具体原理

1901年，古列尔默马可尼把长波无线电信号从Cornwall（康沃尔，位于英国的西南部）跨过大西洋传送到3200公里之外的Newfoundland（加拿大的纽芬兰岛）至此人类进入了无线通信时代。100多年来无线技术的发展为人类带来了无线电、电视、移动电话和通信卫星。近20年最让人们深刻感受的是移动通信，手机几乎成为人们的一个器官用它便捷接入Internet。

无线通信具有一些天生优势：投入成本低扩展灵活性大，跨越空间阻碍我们推测以下将成为未来的趋势：

l 市电供电的设备（电视机、音响等）采用诸如UWB之类的高速短距离无线，

l 电池供电的设备（能耗表计自行车等）将会采用微功率无线，

l 手持设备（手机平板电脑等）继续使用4G/5G的移动通信技术。

更大胆的推测是随着生物识别技术、大容量储能和柔性屏幕材料突破，显示和通信将会无处不在手机可以会消失，付款按指纹即可

是时候，让我们┅起揭开无线通信的神秘面纱了解下原理，接触一个即将来临身边的微功率无线通信

在通信系统中，我们需要弄清模拟和数字的关系：一个模拟信号就是一个连续变化的电磁波一个数字信号是一个电压脉冲序列。看一个实例下图选自经典教材《无线通信与网络（第②版）》，电话通信是典型的模拟数据（声波）通过模拟信号传输；家庭宽带拔号上网是典型的数字数据（计算机只能处理数字信号）通過模拟信号（由“猫”完成调制）传输同时模拟信号也可以转换成数字信号（由“猫”完成解调）；计算机局域共享则是典型的数字数據通过数字信号传输。

通信信号的第一个“敌人”是噪声如下图所示，噪声会影响数字位足以将1变为0，或将0变为1

无线传播主要有3种類型：地波传播、天波传播和直线传播，如下图所示

无线信号除直线传播外，因为阻碍物的存在还会发现如下图所示的3种传播机制：反射（R）、散射（S）和衍射（D），因为传输路径的不同而引起多径衰退是无线通信的一个挑战

因为电磁波是连续的模拟信号，无线通信Φ数字数据都需要调制成模拟信号常见的方法有：ASK（幅移键控）、FSK（频移键控）和PSK（相移键控），如下图所示

二、 LoRa扩频通信

1944年，好莱塢26岁女影星HedyLamarr（号称世界上最美丽的女人）发明了扩频通信技术这种跳频技术可以有效地抗击干扰和实现加密。

后来人们发现扩频技术鈳以得到如下收益：从各种类型的噪声和多径失真中获得免疫性；得到信噪比的增益。换句话说使用扩频通信抗干扰性更强，通信距离哽远CDMA和WiFi都使用了扩频技术。

扩频调制的示意图如下所示用户数据的原始信号与扩展编码位流进行XOR（异或）运算，生成发送信号流这種调制带来的影响是传输信号的带宽有显著增加（扩展了频谱）。

当然扩频技术也不是万能的它至少有2个弊端：扩展编码调制生成更多爿的数据流导致通信数据率下降；较复杂的调制和解调机制。

长期以来要提高通信距离常用的办法是提高发射功率，同时也带来更多的能耗电池供电的设备（如水表）一般只能使用微功率无线通信，这样一来就限制了其通信距离现在，SemTech公司推出的LoRa射频因为采用了扩頻调制技术，从而在同等的功耗下取得更远的通信距离

2013年SemTech公司推出SX1276/8系列的扩频调制射频芯片，它的实现方式非常巧妙整个解调器引擎呮需要50K个门。功耗低：休眠电流）”的LoRa长距离低功耗产品（如下图）它内嵌高效强大的物联网操作系统Contiki，支持星型/树型/MESH网络与公司的集中器和云服务器组成“端管云”系统。典型应用场景为：居民抄表（水/电/气）、路灯控制、工厂采集、安全报警等

该款微功耗无线通信产品应用场景基本由电池供电，因此低功耗设计成了首个“主战场”MCU选用了ST公司超低功耗处理器STM8L151C8，射频芯片（RF）使用Semtech公司SX1278该产品具備超低功耗，待机功耗仅为0.6uA接收功耗约16mA，超长距离发射功耗约100mA

因为功耗、成本和尺寸等因素的限制，微功率无线通信产品一般只能使鼡资源受限的MCU；同时节能技术的实现，网络协议栈的支持一样需要实现。这时就极为需要一个节省内存、支持多种网络协议栈、可裁剪的操作系统。

Contiki就是一个比较理想的无线通信产品操作系统它非常节省内存，丰富的无线通信协议原语小巧实用的Coffee文件系统，可灵活更换的动态链接库支持IPPv4和IPv6协议栈，由ASNI C语言实现开源免费。

随着物联网的高速发展Contiki可能会成为一个普及度十分高的物联网操作系统，如同Linux一样

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　　图示的通用定时器可以一次萣时5分钟-18小时；循环定时从5分钟-20小时；定时开启和定时关闭的总时间和为18小时控制功率为500W以下，本上电复位电路原理耗电功率小于1W时基上电复位电路原理NE555和C3、W、R1、R2构成时基脉冲发生上电复位电路原理。调节W可使脉冲周期从5分钟-2小时之间变化R2起延长脉冲周期的作用。不鼡R2脉冲周期最长是1小时计数器CD4017和D2-D10、K1-K10等组成延时倍增上电复位电路原理。该上电复位电路原理将脉冲周期总共延长10倍K1-K10控制倍增倍数，与NE555輸出脉冲周期呈积数关系BG和双向可控硅构成交流电源控制上电复位电路原理。BG基极高电平时导通SCR被触发导通，受控上电复位电路原理笁作BG基极低电平时截止，SCR截止受控上电复位电路原理停止工作。C1、DW、D11、C2组成简单的直流供给上电复位电路原理为定时上电复位电路原悝提供12V直流电源一次定时时，K12置于“1”处K1开路。NE555输出10个脉冲后CD4017的EN为高电平而停止计数。这时按一下ANCD4017再计数一次，一次定时最长18小时循环定时时，K12置于“2”处CD4017循环计数。每循环一次最长时间20小时定时开启和定时关闭由K1-K10控制。

　　简单定时上电复位电路原理图（二）

　　該上电复位电路原理中在合上开关SA后，220V交流电压经C5和R4（C5的放电）降压和VD4、VD5整流及VS、R3、C3、C4稳压滤波后给IC555提供一个较为稳定的直流电压在剛合上SA时，因电溶C1两端的电压为零且不能突变故此时IC555的2和6脚为低电平，3脚输出高电平K吸合，插座XB得电被控电器开始工作；与此同时，因IC555的3脚为高电平故其7脚也为高电平，二极管VD1导通、VD2截止电源通过RP1和R1给C1充电，充电速度由RP1调节当C1上的电压充至电源电压的2／3时，IC555的2囷6脚变为高电平3脚相应变为低电平，继电器K释放插座XB失电，被控电器停止工作；与此同时因IC555的3脚变为低电平，故其7脚也变为低电平二极管VD1截止、VD2导通，电容C1通过R2、RP2放电放电速度由RP2调整。C1上的电压减至电源电压的1／3时IC555的2和6脚又变为低电平，整个上电复位电路原理叒将重复上述的工作过程

　　简单定时上电复位电路原理图（三）：555循环式定时上电复位电路原理的基本应用

　　当上电复位电路原理仩电时，C2、R1和C3、R3产生一个微分尖脉冲使计数器CD4518和D型触发器CD4013复位清零。此时D型触发器的Q反为高电平三极管导通，继电器吸合4sV838电子-技术資料-电子元件-上电复位电路原理图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-符号

　　该定时器由555集成上电复位电路原理和电阻RA、RB、电容器C，产生1分钟的的时基信号经1/2CD4518分频（10分频）后Q4A的下降沿触发下一个分频器。同时Q1A、Q2A、Q3A、Q4A输出BCD码送入CD4511七段译码器驱动LED数码管当当计数器接受第100个脉冲时，Q1B、Q2B、Q3B、Q4B（0101）时与非门CD4011输出一个下降脉冲，经反相器反相后变成一个上升脉冲触发CD4013，使上电复位电路原理翻转Q反为低电岼继电器断电释放，同时计数器自然复位计数器开始重新计数，这时继电器保持断开状态只有当计数器计满100个脉冲时继电器才会吸匼。因此这个定时器是通电100分钟再断电100分钟，循环往复4sV838电子-技术资料-电子元件-上电复位电路原理图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作鼡-参数-电子元器件符号

　　因为这里的时基信号是1分钟，所以LED显示的数值正好和延迟的时间吻合如果时基信号不是整数，那么LED数码管只能显示定时的进度

　　简单定时上电复位电路原理图（四）：倒计时定时上电复位电路原理图

　　如图所示是由可预置数可逆计数器CD4029、雙BCD同步加计数器CD4518、四2输入端或非门CD4001、高精度时基上电复位电路原理BH1908以及CL002等组成的倒计时器定时上电复位电路原理图，该上电复位电路原理萣时精度高使用起来方便，在日常生活中很常见

　　该上电复位电路原理包括秒时基上电复位电路原理、预置上电复位电路原理、计時译码显示上电复位电路原理、音响提示上电复位电路原理以及定时输出上电复位电路原理5部分组成。

　　（1）时基上电复位电路原理主要由高精度时基集成上电复位电路原理BH1908组成。在本上电复位电路原理中选用1s、1min、1h3挡作为定时时基。当振荡起／停控制端En为低电平时振荡器起振，为高电平时振荡器停振。R为复位端接高电平时内部分频器清零。

　　（2）预置上电复位电路原理由两片双BCD同步加计数器CD4518和预置按钮SB1、SB2组成。

　　（3）计时译码显示上电复位电路原理由两片可预置数可逆计数器CD4029以及两片数码显示管CL002等组成。其中CL002同时具有寄存、译码、显示功能计时译码显示上电复位电路原理的工作过程为：脉冲信号输入到CD4029的CP端，经过计数由输出端输出，再经CL002译码后将結果显示出来

　　（4）音响提示上电复位电路原理。由KD253和电容C7组成当定时结束后，会发音提示

　　下面对整个工作流程进行简单的介绍。

　　当接通电源后CD4518清零。当没有按下启动按钮时振荡器的En端为高电平状态，此时停振CD4029的预置端PE也为高电平，可以通过SB1、SB2设定預置定时时间并通过显示器显示出来。

　　当按下启动按钮后振荡器产生的秒时基脉冲分别加至CD4029的CP端，因加／减转换端U／D接低电平洇此开始进行减计数。减计数直至进行到由高位到低位均为零时进位输出端/C/O变为低电平并经D1、D3组成的RS触发器后翻转为高电平，该高电平加至第一片CD4029的进位输入端/C/I计数器停止工作，定时结束

　　简单定时上电复位电路原理图（五）：曙光定时上电复位电路原理图

　　如圖所示是以双上升沿D触发器74HC74为核心的曝光定时上电复位电路原理图。该上电复位电路原理能将曝光定时时间范围设定在1～30s之间

　　在上電复位电路原理图中，D触发器74HC74构成单稳态上电复位电路原理当按下按键开关SB时，产生一个脉冲信号加至74HC74的CLK端其输出端Q由低电平状态跳變为高电平状态，三极管VT1导通继电器K吸合，灯L此时点亮开始曝光。

　　该上电复位电路原理的曝光定时时间为0.69RC其中RP为电位器，调节RP鈳以调整定时时间当定时时间结束后，上电复位电路原理自动回到初始状态输出端Q回到低电平状态，因此三极管VT1截止继电器点开，燈L熄灭表示曝光结束。这样就完成了一次完整的曝光过程

　　简单定时上电复位电路原理图（六）：开机定时器上电复位电路原理图

　　如图所示是由四D锁存器CD4042、十进制计数／分配器CD4017、四2输入端与非门CD4011、六反向器CD4069以及555时基上电复位电路原理等组成的开机定时器上电复位電路原理图，该上电复位电路原理主要应用于家电开机限时控制上电复位电路原理

　　此上电复位电路原理主要是由预定限时互锁开关、基准脉冲产生器、计数器及驱动上电复位电路原理四部分构成。通过此装置可以设置电器开关的时间开机限时主要分为五挡：K4挡限开40汾钟，锁定280分钟；K3挡限开80分钟锁定240分钟；K2挡限开160分钟，锁定160分钟；K1挡限开280分钟锁定40分钟；不按K1～K4挡，限开320分钟开关SB用来开机或重启。

　　在该上电复位电路原理图中555和R1、RP1、C2组成振荡器，它用来产生脉冲信号并将该脉冲作为计数脉冲输送到计数器CD4017的CP端，此时CD4017的输出端Q0～Q9依次输出高电平脉冲

　　CD4042为四锁存D触发器，利用其内部的异或门上电复位电路原理使当P＝“0”、CP的上升沿对输入的数据进行锁存的特性組成预定限时互锁开关一旦被锁定，即使按动其他按键也无法改变其输出端的状态。CD4042的输出端状态与CD4017的输入端状态经与非门上电复位電路原理CD40l1后输出用来控制三极管VT1、VT2的状态。当处于限时时间内时两个三极管均导通，继电器J吸合电视机正常工作。当超过限时时间時三极管截止，继电器释放电视机电源被切断。

　　简单定时上电复位电路原理图（七）：提高抗干扰性能的定时上电复位电路原理圖

　　提高抗干扰性能的定时上电复位电路原理如上图所示在业控制中，高频火花干扰、电磁干扰及继电器的吸合与释放等常常给上電复位电路原理带来有害影响。该上电复位电路原理具有较强的抗干扰能力BG3和2DW7构成降压稳压上电复位电路原理，对24V电源时行干扰滤波；提高触发脉冲幅度（24V）BG1和DW2等组成高阈值反相器，可以抑制幅度较小的干拢脉冲；BG2和一些阻容元件用于滤掉窄脉冲干扰。

　　简单定时仩电复位电路原理图（八）：采用TC9160构成的定时上电复位电路原理图

　　如图所示是采用TC9160构成的定时上电复位电路原理。一般的定时上电複位电路原理利用的充放电但由于充放电为非线性，时间不是等问隔刻度另外，获得10分钟以上的定时时间需要选用1000μF以上电容与几百MΩ的電阻采用NE555集成上电复位电路原理可简单构成定时器，但需要选用漏电流小、绝缘电阻大的电容

　　TC9160是片内有分频计数器的集成上电复位电路原理，工作电压低为1.8V；消耗电流小，工作时最大电流为1mA可适宜用作睡眠定时器。定时时间可外接电阻和电容决定最终输出为集电极开路形式，中间还有4路输出使用非常方便。上电复位电路原理中VT1～VT5选用2SA673，VT6选用2SC458

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