【每周分享】有图有料——电源、时钟、复位，单片机硬件系统三大要素故障案例小结

2万 · 2025-6-23 09:35

本帖最后由王栋春于 2025-6-23 09:37 编辑

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从三四十年前至今，仍被无数学习单片机相关知识人士奉为经典的8051/80C51八位单片机开始，到现今层出不穷的各种MCU/DSP系统，虽然针对软件开发系统环境不断推陈出新，但做为其正常工作的硬件三大要素：电源、时钟、复位，却一直未变过。由于能力有限，本人对单片机系统软件编程不了解，可实际工作中又检修过不少单片机硬件系统损坏的故障，此次略做归纳分享，供需要的坛友参考。
电源篇

图一所示为一款矿井所用语音、灯光提示器的线路，核心为89085+NY2313+TDA2030结构。其故障现象表现为通电正常工作约一个多小时后，系统便会在无外部触发的情况下乱报语音和指示灯乱闪故障现象。

对于此种做工较为简易采用AC电源供电的单片机系统，本人通常先怀疑是系统中的电源部分有可能出现了问题——该线路采用LM317为89085提供DC5V电源（图二示），本打算采用最为原始的通电检测电压方法进行排查，结果却注意到LM317输出端所接25V 220UF电解电容顶部有凹陷（图三），拆下测量发现该电容容量仅剩不足50UF，D值更是高达四点几，将其代换后试机一切正常。

去年接修一台伟创AP100型75kW空压机专用变频器，表现为不定时出现自动停机重启故障。针对故障现象，本人着重排查了变频器开关电源部分，尤其是供给主控板DC12V回路，不过未发现异常。在测量主板MCU所用DC3.3V电压正常后，便对主MCU系统的复位、时钟电路进行检查，不过同样未发现异常。就在纠结之际，恰好故障现象发生，抓住时机对MCU系统进行测量，结果发现原本正常的DC3.3V电压竟然低至2.4V左右，并且还存在波动现象。后经检测发现故障系AMS1117-3.3三端稳压芯片性能老化所致。
时钟篇

对于单片机系统的时钟电路来讲，其电路形式相对固定——晶振加两支谐振独石电容，当然现在也有一部分MCU系统采用了内置时钟电路。这部分电路的故障原因，多见于谐振电容失容或变质，当然晶振的故障率很低，但也不能排除其损坏可能性。
图四为某手持短距离通讯设备的线路，其核心部件一目了然，故障现象表现为使用过程中不慎失手跌落后，出现12864LCD屏损坏。将损坏的LCD屏换新后，测试发现其显示内容错乱，根据损坏原因，本人使用示波器测量单片机时钟管脚波形，发现波形和频率是一塌糊涂，将晶振代换后，故障排除。
复位篇

在很长一段时间里，采用图五所示RC复位电路，为单片机复位管脚提供复位信号是最为常见的形式。这部分电路损坏原因，多见于电解电容失容或漏电电阻变小导致单片机复位脚一直处于高电平，使单片机系统无法正常工作，此种故障现象本人在实际检修过程中遇到过十余起。

随着单片机的发展，在上面传统复位电路的基础上，又诞生了一些复位专用IC为MCU/DSP系统提供复位操作。图六便是东芝某款变频空调主板MCU系统中的专用复位IC，其故障表现为：空调正常工作过程中，不定时出现关机并所有显示、指示均点亮症状。在测量主板工作电压和时钟均正常后，本人据故障现象推测是单片机复位电路嫌疑较高，这一推测在通过测量MCU复位管脚的电位后得到确认。在将图中丝印为957B复位IC外围关联电阻、电容通测无异常后，遂判定957B专用IC损坏。不过当时这款IC买不到，便决定使用传统RC复位电路进行改造，通过调整两器件参数继而改变复位时长调试后，该故障得以排除。