CN114115043A - 一种mcu复位系统及具有其的后备电源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种MCU复位系统及具有其的后备电源，包括用于接收MCU处理器信号的判断模块、用于对MCU复处理器信号进行滤波的滤波模块以及用于发出复位信号的复位输出模块，MCU处理器发出任务方波信号或者无信号输出，滤波模块接收到任务方波信号并将其转换为直流电输出至判断模块，判断模块对接收的信号进行判断是否有直流电输入，若否，则输出控制信号至复位输出模块，由复位输出模块向MCU处理器输出复位信号。根据MCU处理器发出的任务信号通过判断模块判断其是否正常运行，在不正常运行时对MCU处理器发出复位信号，当MCU处理器内部程序跑飞后能够及时进行复位重启恢复其正常运行，在出现死机状态时可及时重启恢复。

Description

一种MCU复位系统及具有其的后备电源
技术领域
本发明涉及储能电源行业领域，尤其是涉及一种MCU复位系统及具有其的后备电源。
背景技术
在目前居民以及工业用电基本上是连接市网，由市网直接供电，而当用电高峰期时电量不足，需要切断工业用电以保证居民用电，故有些企业就需要停产等待恢复供电；针对上述问题，有些企业采用后备电源的方式在市网不能正常供电时，通过后备电源对企业的正常生产进行供电，采用后备电源的好处可以在用电低谷时对后备电源充电，在用电高峰时使用后备电源供电，可以大大节省用电费用。
目前后备电源均通过电池管理系统进行控制，其核心部件为MCU处理器，由于MCU处理器没有复位功能，当其内部的程序运行过程中跑飞后，程序内部的任务会停止，从而导致后备电源的开关不可控，出现死机等现象发生，影响用户使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在MCU处理器内部程序跑飞后能够实现及时复位功能的MCU复位系统及具有其的后备电源。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种MCU复位系统，用于对MCU处理器进行复位操作，包括用于接收MCU处理器信号的判断模块、用于对MCU复处理器信号进行滤波的滤波模块以及用于发出复位信号的复位输出模块，所述的MCU处理器发出任务方波信号或者无信号输出，滤波模块接收到任务方波信号并将其转换为直流电输出至判断模块，所述的判断模块对接收的信号进行判断是否有直流电输入，若否，则输出控制信号至复位输出模块，由所述的复位输出模块向MCU处理器输出复位信号。
进一步具体的，所述的判断模块内包括有第一比较器与第二比较器，第一比较器与第二比较器的不同相输入端同时接收MCU处理器发出的信号，当接收到的信号为任务方波信号时，发出高电平信号至复位输出模块，当没有接收到信号时，发出低电平信号至复位输出模块。
进一步具体的，在所述的第一比较器与第二比较器的输出端设置有电位上拉电阻。
进一步具体的，所述的判断模块包括接收任务方波信号的输入端以及输出控制信号的输出端，所述的第一比较器与第二比较器设置于输入端与输出端之间；所述的第一比较器的1脚通过第四电阻后连接输入端；所述的第一比较器的2脚分为两路，第一路通过第五电阻后连接+5V电位，第二路通过第六电阻后接地；所述的第一比较器的3脚接地；所述的第一比较器的4脚连接于输出端；所述的第一比较器的5脚连接+5V电位；所述的第二比较器的1脚分为两路，第一路通过第一电阻后接地，第二路通过第二电阻后连接+5V电位；所述的第二比较器的2脚通过第三电阻后连接输入端；所述的第二比较器的3脚接地；所述的第二比较器的4脚分为两路，第一路连接输出端，第二路通过第七电阻后连接+5V电位；所述的第二比较器的5脚连接+5V电位。
进一步具体的，所述的复位输出模块内包括有三极管，通过向三极管的基极发出低电平导通三极管，使得位于三极管发射极上的电平拉低并将该低电平信号发动至MCU处理器进行复位。
进一步具体的，所述的复位输出模块包括接收控制信号的输入端以及输出复位信号的输出端，所述的三极管设置在输入端与输出端之间，所述的三极管的基极连接输入端，所述的三极管的集电极接地，所述的三极管的发射极分为两路，第一路通过第一电容、第八电阻后连接输出端，第二路通过二极管、第九电阻连接MCU处理器发出的驱动信号，同时所述的驱动信号连接继电器；在所述的输出端上连接第十电阻后连接+3V电位。
进一步具体的，所述的三极管为PNP型MOS管或者双极结型晶体管。
进一步具体的，所述的滤波模块包括接收方波信号的输入端以及输出直流电的输出端，在所述的输入端与输出端之间连接第十一电阻，在所述的输出端上连接第二电容后接地。
进一步具体的，所述的MCU处理器连接有继电器模块，MCU处理器发出驱动信号通过第九电阻后传递至继电器模块。
一种后备电源，包括上述所述的MCU复位系统。
本发明的有益效果是：根据MCU处理器发出的任务信号通过判断模块判断其是否正常运行，在不正常运行时对MCU处理器发出复位信号，当MCU处理器内部程序跑飞后能够及时进行复位重启恢复其正常运行，在出现死机状态时可及时重启恢复，保障用电。
附图说明
图1是本发明MCU复位系统的结构框图；
图2是本发明MCU复位系统的电路图；
图3是本发明MCU复位系统(带有继电器)的结构框图；
图4是本发明复位系统(带有继电器)的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1-图4所示一种MCU复位系统，连接在MCU处理器的复位接口，用于对MCU处理器进行复位操作，当MCU处理器内部程序跑飞或者死机时，MCU复位系统检测的该信号并对MCU处理器的复位接口发出复位信号，MCU处理器进行重启复位。
该MCU复位系统包括，
判断模块，连接在MCU处理器上，用于判断MCU处理器发出的信号并进行判断，在判断之后将控制信号输出至复位输出模块；
复位输出模块，连接在判断模块上，接收判断模块发出的控制信号，并根据控制信号，输出复位信号至MCU处理器的复位接口；
滤波模块，连接在MCU处理器与判断模块之间，用于将MCU处理器发出的信号转换为直流电输入至判断模块；
MCU处理器在进行正常工作时，发出任务方波信号，而MCU处理器出现异常时，不会发出任何信号，滤波模块将任务方波信号转换为直流电输入至判断模块内，判断模块用于判断是否有任务方波信号输入即是否有直流电输入，若是，则证明MCU处理器正常工作，此时不需要重启MCU处理器，若否，则证明MCU处理器正处于异常状态，此时需要重启MCU处理器恢复其工作状态，判断模块发出控制信号至复位输出模块，复位输出模块输出复位信号至MCU处理器的复位接口，MCU处理器完成复位操作。
其中，判断模块内包括有第一比较器U1与第二比较器U2，采用第一比较器U1与第二比较器U2来作为核心元件来判断信号的输入，第一比较器U1与第二比较器U2的不同相输入端同时接收MCU处理器发出的信号，当接收的信号为任务方波信号即直流电时，第一比较器U1与第二比较器U2的输出端同时发出高电平信号至复位输出模块，同时为了保证在MCU处理器正常工作时输出高电平信号稳定，故在所述的第一比较器U1与第二比较器U2的输出端设置有电位上拉电阻；而当没有接收到信号时，此时第一比较器U1或者第二比较器U2至少有一个发出低电平信号至复位输出模块；高电平信号对应MCU处理器正常工作，低电平信号对应MCU处理器工作异常。
基于上述判断模块的核心元件，设计其电路如下：
判断模块包括接收任务方波信号的输入端以及输出控制信号的输出端，所述的第一比较器U1与第二比较器U2设置于输入端与输出端之间；所述的第一比较器U1的1脚通过第四电阻R4后连接输入端；所述的第一比较器U1的2脚分为两路，第一路通过第五电阻R5后连接+5V电位，第二路通过第六电阻R6后接地；所述的第一比较器U1的3脚接地；所述的第一比较器U1的4脚连接于输出端；所述的第一比较器U1的5脚连接+5V电位；所述的第二比较器U2的1脚分为两路，第一路通过第一电阻R1后接地，第二路通过第二电阻R2后连接+5V电位；所述的第二比较器U2的2脚通过第三电阻R3后连接输入端；所述的第二比较器U2的3脚接地；所述的第二比较器U2的4脚分为两路，第一路连接输出端，第二路通过第七电阻R7(上拉电阻)后连接+5V电位；所述的第二比较器U2的5脚连接+5V电位。
经过滤波模块处理后的任务方波信号变为直流电从判断模块的输入端进入分为两路，第一路经过第四电阻R4进入第一比较器U1的同相输入端即第一比较器U1的1脚，第二路经过第三电阻R3后进入第二比较器U2的反相输入端即第二比较器U2的2脚，由于第一电阻R1与第二电阻R2对第二比较器U2正相输入端的分压，第五电阻R5与第六电阻R6对第一比较器U1反相输入端的分压，使得直流电的电压小于第二比较器U2正相输入端的分压且大于第一比较器U1反相输入端的分压，第一比较器U1与第二比较器U2的输出端输出高阻态，此时该输出端的电位被第七电阻R7拉至+5V。
复位输出模块内包括有三极管Q1，该三极管Q1为PNP型MOS管或者双极结型晶体管，三极管Q1的发射极上连接输出端，三极管Q1的基极连接输入端，其目的是当三极管Q1基极接收到低电平信号后导通三极管Q1，使得位于三极管Q1发射极上的电平拉低并将该低电平信号通过输出端输入至MCU处理器的复位接口，MCU处理器进行复位操作。
基于上述复位输出模块的核心元件三极管Q1，设计其电路如下：
复位输出模块包括接收控制信号的输入端以及输出复位信号的输出端，所述的三极管Q1设置在输入端与输出端之间，所述的三极管Q1的基极连接输入端，所述的三极管Q1的集电极接地，所述的三极管Q1的发射极分为两路，第一路通过第一电容C1、第八电阻R8后连接输出端，第二路通过二极管D1、第九电阻R9连接MCU处理器发出的驱动信号，同时所述的驱动信号连接继电器；在所述的输出端上连接第十电阻R10后连接+3V电位。
判断模块输出高电平或者低电平信号，当为高电平信号时，三极管Q1不会导通，此时输出端处于高电平状态不会做复位动作；当为低电平信号时，三极管Q1导通使得复位输出模块的输出端的电平拉低，此时由于第一电容C1与第八电阻R8的作用使得输出的复位信号持续1s后变为高电平，本线路利用第一电容C1为媒介，故障发生会短暂拉低输出端的电平信号，之后输出端的电平信号恢复+3V，MCU处理器正常重启恢复任务工作，完成故障自我重启恢复；若不采用第一电容C1作为媒介，则会导致复位信号一直向MCU处理器发送，任务方波信号不会发出，会导致一直处于重启状态。
滤波模块包括接收任务方波信号的输入端以及输出直流电的输出端，在所述的输入端与输出端之间连接第十一电阻R11，在所述的输出端上连接第二电容C2后接地，实现将任务方波信号转换为直流电信号。
进一步为了方便对电池上的继电器进行控制，保证在MCU处理器程序故障后继电器断开操作，故将继电器连接至第九电阻R9与二极管D1之间，即MCU处理器发出驱动信号通过第九电阻R9后传递至继电器模块用于控制继电器，当MCU处理器内程序故障时，复位输出模块内的三极管Q1导通并通过第九电阻R9拉低继电器电平，驱动继电器断开，保证电池断开。
将上述的系统应用于后备电源上，以方便企业在使用过程中，MCU处理器内程序故障时可自动重启恢复。
综上，根据MCU处理器发出的任务信号通过判断模块内部的第一比较器与第二比较器进行处理后可以发出高电平或者低电平信号，高电平信号对应正常工作，低电平信号对应工作异常，高电平信号不会激活复位输出模块；低电平信号激活复位输出模块，使得复位输出模块内的三极管导通，拉低复位输出模块输出端的电平，低电平激活MCU处理器的复位接口进行重启操作，同时复位输出模块输出端的低电平持续短暂的时间恢复高电平，能够防止MCU处理器一直重复重启的状态；当出现程序跑飞、死机等故障时，可以自动重启恢复工作状态。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种MCU复位系统，用于对MCU处理器进行复位操作，其特征在于，包括用于接收MCU处理器信号的判断模块、用于对MCU复处理器信号进行滤波的滤波模块以及用于发出复位信号的复位输出模块，所述的MCU处理器发出任务方波信号或者无信号输出，滤波模块接收到任务方波信号并将其转换为直流电输出至判断模块，所述的判断模块对接收的信号进行判断是否有直流电输入，若否，则输出控制信号至复位输出模块，由所述的复位输出模块向MCU处理器输出复位信号。
2.根据权利要求1所述的MCU复位系统，其特征在于，所述的判断模块内包括有第一比较器与第二比较器，第一比较器与第二比较器的不同相输入端同时接收MCU处理器发出的信号，当接收到的信号为任务方波信号时，发出高电平信号至复位输出模块，当没有接收到信号时，发出低电平信号至复位输出模块。
3.根据权利要求2所述的MCU复位系统，其特征在于，在所述的第一比较器与第二比较器的输出端设置有电位上拉电阻。
4.根据权利要求3所述的MCU复位系统，其特征在于，所述的判断模块包括接收任务方波信号的输入端以及输出控制信号的输出端，所述的第一比较器与第二比较器设置于输入端与输出端之间；所述的第一比较器的1脚通过第四电阻后连接输入端；所述的第一比较器的2脚分为两路，第一路通过第五电阻后连接+5V电位，第二路通过第六电阻后接地；所述的第一比较器的3脚接地；所述的第一比较器的4脚连接于输出端；所述的第一比较器的5脚连接+5V电位；所述的第二比较器的1脚分为两路，第一路通过第一电阻后接地，第二路通过第二电阻后连接+5V电位；所述的第二比较器的2脚通过第三电阻后连接输入端；所述的第二比较器的3脚接地；所述的第二比较器的4脚分为两路，第一路连接输出端，第二路通过第七电阻后连接+5V电位；所述的第二比较器的5脚连接+5V电位。
5.根据权利要求1所述的MCU复位系统，其特征在于，所述的复位输出模块内包括有三极管，通过向三极管的基极发出低电平导通三极管，使得位于三极管发射极上的电平拉低并将该低电平信号发动至MCU处理器进行复位。
6.根据权利要求5所述的MCU复位系统，其特征在于，所述的复位输出模块包括接收控制信号的输入端以及输出复位信号的输出端，所述的三极管设置在输入端与输出端之间，所述的三极管的基极连接输入端，所述的三极管的集电极接地，所述的三极管的发射极分为两路，第一路通过第一电容、第八电阻后连接输出端，第二路通过二极管、第九电阻连接MCU处理器发出的驱动信号，同时所述的驱动信号连接继电器；在所述的输出端上连接第十电阻后连接+3V电位。
7.根据权利要求6所述的MCU复位系统，其特征在于，所述的三极管为PNP型MOS管或者双极结型晶体管。
8.根据权利要求1所述的MCU复位系统，其特征在于，所述的滤波模块包括接收方波信号的输入端以及输出直流电的输出端，在所述的输入端与输出端之间连接第十一电阻，在所述的输出端上连接第二电容后接地。
9.根据权利要求6所述的MCU复位系统，其特征在于，所述的MCU处理器连接有继电器模块，MCU处理器发出驱动信号通过第九电阻后传递至继电器模块。
10.一种后备电源，其特征在于，包括上述权利要求1-9中任意一项所述的MCU复位系统。
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