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10個(gè)單片機(jī)電路設(shè)計(jì)難點(diǎn)剖析

發(fā)布時(shí)間:2019-02-15 責(zé)任編輯:xueqi

【導(dǎo)讀】單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的核心元件,使用單片機(jī)的電路要復(fù)雜得多,但在更改和添加新功能時(shí),帶有單片機(jī)的電路更加容易實(shí)現(xiàn),這也正是電器設(shè)備使用單片機(jī)的原因。那么在單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)中需要注意的難點(diǎn)有哪些?
         
一、單片機(jī)上拉電阻的選擇
 
 
大家可以看到復(fù)位電路中電阻R1=10k時(shí)RST是高電平 ,而當(dāng)R1=50時(shí)RST為低電平,很明顯R1=10k時(shí)是錯(cuò)誤的,單片機(jī)一直處在復(fù)位狀態(tài)時(shí)根本無(wú)法工作。出現(xiàn)這樣的原因是由于RST引腳內(nèi)含三極管,即便在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)也會(huì)有少量截止電流,當(dāng)R取的非常大時(shí),微弱的截止電流通過(guò)就產(chǎn)生了高電平。
 
二、LED串聯(lián)電阻的計(jì)算問(wèn)題
 
通常紅色貼片LED:電壓1.6V-2.4V,電流2-20mA,在2-5mA亮度有所變化,5mA以上亮度基本無(wú)變化。    
  
 
三、端口出現(xiàn)不夠用的情況
 
這時(shí)可以借助擴(kuò)展芯片來(lái)實(shí)現(xiàn),比如三八譯碼器74HC138來(lái)拓展。
 
 
 
四、濾波電容
 
濾波電容分為高頻濾波電容和低頻濾波電容。
 
1、高頻濾波電容一般用104容(0.1uF),目的是短路高頻分量,保護(hù)器件免受高頻干擾。普通的IC(集成)器件的電源與地之間都要加,去除高頻干擾(空氣靜電)。
 
2、低頻濾波電容一般用電解電容(100uF),目的是去除低頻紋波,存儲(chǔ)一部分能量,穩(wěn)定電源。大多接在電源接口處,大功率元器件旁邊,如:USB借口,步進(jìn)電機(jī)、1602背光顯示。耐壓值至少高于系統(tǒng)最高電壓的2倍。
 
五、三極管的作用
 
1、開(kāi)關(guān)作用:
 
 
LEDS6為高電平時(shí)截止,為低電平時(shí)導(dǎo)通。
 
限流電阻的計(jì)算:集電極電流為I,則基極電流為I/100(這里涉及到放大作用,集電極電流是基極的100倍),PN結(jié)電壓0.7V,R=(5-0.7)/(I/100)。
 
2、放大作用:集電極電流是基極電流的100倍
 
3、電平轉(zhuǎn)換:
 
 
當(dāng)基極為高電平時(shí),三極管導(dǎo)通,右側(cè)的導(dǎo)線(xiàn)接地為低電平,當(dāng)基極為低電平時(shí),三極管截止,輸出高電平。
 
六、數(shù)碼管的相關(guān)問(wèn)題
 
 
數(shù)碼管點(diǎn)亮形成的數(shù)字由a,b,c,d,e,f,e,dp(小數(shù)點(diǎn))構(gòu)成,字模及真值表如上圖。
 
七、電流電壓驅(qū)動(dòng)問(wèn)題
 
由于單片機(jī)輸出有限,當(dāng)負(fù)載很多的時(shí)候需要另外加驅(qū)動(dòng)芯片 ,比如74HC245。
 
八、上拉電阻
 
上拉電阻選取原則
 
1、從節(jié)約功耗及芯片灌電流能力考慮應(yīng)當(dāng)足夠大;電阻大,電流小。
 
2、從確保足夠的驅(qū)動(dòng)電流考慮應(yīng)當(dāng)足夠??;電阻小,電流大。
 
3、對(duì)于高速電路,過(guò)大的上拉電阻可能會(huì)導(dǎo)致邊沿變平緩。
 
綜合考慮:上拉電阻常用值在1K到10K之間選取,下拉同理。
 
上下拉電阻,上拉就是將不確定的信號(hào)通過(guò)一個(gè)電阻嵌位在高電平,下拉同理。
 
1、電平轉(zhuǎn)換,提高輸出電平參數(shù)值。
 
2、OC門(mén)必須加上拉電阻才能使用。
 
3、加大普通IO引腳驅(qū)動(dòng)能力。
 
4、懸空引腳上下拉抗干擾。
 
九、晶振和復(fù)位電路
 
晶振電路
 
1、晶振選擇:
 
根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)需求選擇,6M,12M,11.0592M,20M等待。
 
2、負(fù)載電容:
 
對(duì)地接2個(gè)10到30pF的電容即可,常用20pF。
 
3、萬(wàn)用表測(cè)晶振:
 
直接用紅表筆對(duì)晶振引腳,黑表筆接GND,測(cè)量電壓即可。
 
復(fù)位電路
 
把單片機(jī)內(nèi)部電路設(shè)置成為一個(gè)確定的狀態(tài),所有的寄存器初始化。
 
51單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間大約在2個(gè)機(jī)械周期左右,具體需要看芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)。
 
一般通過(guò)復(fù)位芯片或者復(fù)位電路,具體的阻容參數(shù)的計(jì)算,通過(guò)google查找。
 
十、按鍵抖動(dòng)及消除
 
按鍵也是機(jī)械裝置,在按下或放開(kāi)的一瞬間會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng),如下圖:
 
 
消除方法有兩種:軟件除抖和硬件除抖,其中硬件除抖是應(yīng)用了電容對(duì)高頻信號(hào)短路的原理。
 
軟件除抖是檢測(cè)出鍵閉合后執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序,產(chǎn)生5ms~10ms的延時(shí),讓前沿抖動(dòng)消失后再一次檢測(cè)鍵的狀態(tài),如果仍保持閉合狀態(tài)電平,則確認(rèn)為真正有鍵按下。
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