芯片IC單片機解密百科

十年專注單片機解密

10 個單片機電路設計中的難點

單片機是嵌入式係統的核心元件,使用單片機的電路要複雜得多,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,這也正是電器設備使用單片機的原因。那麽在單片機電路的設計中需要注意的難點有哪些?你都解決了嗎?下麵分享10個單片機電路設計中的難點,一起來學習吧~


一、單片機上拉電阻的選擇

大家可以看到複位電路中電阻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,單片機一直處在複位狀態時根本無法工作。出現這樣的原因是由於RST引腳內含三極管,即便在截止狀態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生了高電平。


二、LED串聯電阻的計算問題


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、端口出現不夠用的情況


這時可以借助擴展芯片來實現,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,保護器件免受高頻幹擾。普通的IC(集成)器件的電源與地之間都要加,去除高頻幹擾(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。耐壓值至少高於係統最高電壓的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(這裏涉及到放大作用,集電極電流是基極的100倍),PN結電壓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、電平轉換:


當基極為高電平時,三極管導通,右側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、數碼管的相關問題


數碼管點亮形成的數字由a,b,c,d,e,f,e,dp(小數點)構成,字模及真值表如上圖。


七、電流電壓驅動問題


由於單片機輸出有限,當負載很多的時候需要另外加驅動芯片 ,比如74HC245。


八、上拉電阻


上拉電阻選取原則

1、從節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、從確保足夠的驅動電流考慮應當足夠小;電阻小,電流大。

3、對於高速電路,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、電平轉換,提高輸出電平參數值。

2、OC門必須加上拉電阻才能使用。

3、加大普通IO引腳驅動能力。

4、懸空引腳上下拉抗幹擾。


九、晶振和複位電路


晶振電路

1、晶振選擇:

根據實際係統需求選擇,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。


複位電路

把單片機內部電路設置成為一個確定的狀態,所有的寄存器初始化。

51單片機的複位時間大約在2個機械周期左右,具體需要看芯片數據手冊。

一般通過複位芯片或者複位電路,具體的阻容參數的計算,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後執行一個延時程序,產生5ms~10ms的延時,讓前沿抖動消失後再一次檢測鍵的狀態,如果仍保持閉合狀態電平,則確認為真正有鍵按下。