【導讀】單片機是嵌入式系統(tǒng)的核心元件,使用單片機的電路要復雜得多,但在更改和添加新功能時,帶有單片機的電路更加容易實現(xiàn),這也正是電器設備使用單片機的原因。那么在單片機電路的設計中需要注意的難點有哪些?
一、單片機上拉電阻的選擇
大家可以看到復位電路中電阻R1=10k時RST是高電平 ,而當R1=50時RST為低電平,很明顯R1=10k時是錯誤的,單片機一直處在復位狀態(tài)時根本無法工作。出現(xiàn)這樣的原因是由于RST引腳內(nèi)含三極管,即便在截止狀態(tài)時也會有少量截止電流,當R取的非常大時,微弱的截止電流通過就產(chǎn)生了高電平。
二、LED串聯(lián)電阻的計算問題
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以上亮度基本無變化。
三、端口出現(xiàn)不夠用的情況
這時可以借助擴展芯片來實現(xiàn),比如三八譯碼器74HC138來拓展。
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,步進電機、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、開關作用:
LEDS6為高電平時截止,為低電平時導通。
限流電阻的計算: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:
當基極為高電平時,三極管導通,右側(cè)的導線接地為低電平,當基極為低電平時,三極管截止,輸出高電平。
六、數(shù)碼管的相關問題
數(shù)碼管點亮形成的數(shù)字由a,b,c,d,e,f,e,dp(小數(shù)點)構(gòu)成,字模及真值表如上圖。
七、電流電壓驅(qū)動問題
由于單片機輸出有限,當負載很多的時候需要另外加驅(qū)動芯片 ,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當足夠大;電阻大,電流小。
2、從確保足夠的驅(qū)動電流考慮應當足夠??;電阻小,電流大。
3、對于高速電路,過大的上拉電阻可能會導致邊沿變平緩。
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通過一個電阻嵌位在高電平,下拉同理。
1、電平轉(zhuǎn)換,提高輸出電平參數(shù)值。
2、OC門必須加上拉電阻才能使用。
3、加大普通IO引腳驅(qū)動能力。
4、懸空引腳上下拉抗干擾。
九、晶振和復位電路
晶振電路
1、晶振選擇:
根據(jù)實際系統(tǒng)需求選擇,6M,12M,11.0592M,20M等待。
2、負載電容:
對地接2個10到30pF的電容即可,常用20pF。
3、萬用表測晶振:
直接用紅表筆對晶振引腳,黑表筆接GND,測量電壓即可。
復位電路
把單片機內(nèi)部電路設置成為一個確定的狀態(tài),所有的寄存器初始化。
51單片機的復位時間大約在2個機械周期左右,具體需要看芯片數(shù)據(jù)手冊。
一般通過復位芯片或者復位電路,具體的阻容參數(shù)的計算,通過google查找。
十、按鍵抖動及消除
按鍵也是機械裝置,在按下或放開的一瞬間會產(chǎn)生抖動,如下圖:
消除方法有兩種:軟件除抖和硬件除抖,其中硬件除抖是應用了電容對高頻信號短路的原理。
軟件除抖是檢測出鍵閉合后執(zhí)行一個延時程序,產(chǎn)生5ms~10ms的延時,讓前沿抖動消失后再一次檢測鍵的狀態(tài),如果仍保持閉合狀態(tài)電平,則確認為真正有鍵按下。