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单片机外围电路设计

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发表于 2021-12-10 10:34 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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一、单片机上拉电阻的选择
) |3 O1 X; l& z- a7 e
大家可以看到复位电路中电阻R1=10k时RST是高电平 ,而当R1=50时RST为低电平,很明显R1=10k时是错误的,单片机一直处在复位状态时根本无法工作。出现这样的原因是由于RST引脚内含三极管,即便在截止状态时也会有少量截止电流,当R取的非常大时,微弱的截止电流通过就产生了高电平。
/ t# X' `( T' I& Z+ j0 Z: h6 d( T. M二、LED串联电阻的计算问题
. L  S0 K: o( t; U6 E通常红色贴片LED:电压1.6V-2.4V,电流2-20mA,在2-5mA亮度有所变化,5mA以上亮度基本无变化。8 m+ j+ B; `1 }1 ^1 S! m
三、端口出现不够用的情况% f/ c. I2 }2 y8 t$ [, w' ?
这时可以借助扩展芯片来实现,比如三八译码器74HC138来拓展7 ]1 V( H- t& z* ]  r2 l  d

; T' I, k" B. t4 e8 g0 l' Q
四、滤波电容& Y* ~7 v# H0 T" e
滤波电容分为高频滤波电容和低频滤波电容。9 x. n7 t( c; E7 n8 ?. i
1、高频滤波电容一般用104容(0.1uF),目的是短路高频分量,保护器件免受高频干扰。普通的IC(集成)器件的电源与地之间都要加,去除高频干扰(空气静电)。
' y# A$ j5 V7 N' ^. c" ~, H" X2、低频滤波电容一般用电解电容(100uF),目的是去除低频纹波,存储一部分能量,稳定电源。大多接在电源接口处,大功率元器件旁边,如:USB借口,步进电机、1602背光显示。耐压值至少高于系统最高电压的2倍。1 f2 Y0 ~  a- p! T0 G& ]$ X
五、三极管的作用% m2 G5 d3 u. ^8 U6 {7 V# `
1、开关作用:
; r3 \; l7 [3 Y; a$ W
LEds6为高电平时截止,为低电平时导通。. d. F. g* [% B7 }5 ^) q
限流电阻的计算:集电极电流为I,则基极电流为I/100(这里涉及到放大作用,集电极电流是基极的100倍),PN结电压0.7V,R=(5-0.7)/(I/100)5 X% U8 t1 e9 }8 a
2、放大作用:3 N- D' Z9 c7 ~1 V
集电极电流是基极电流的100倍. t2 \( E' L/ t5 g0 U
3、电平转换:6 D5 ?( s+ N% J6 Y5 D- Q
当基极为高电平时,三极管导通,右侧的导线接地为低电平,当基极为低电平时,三极管截止,输出高电平.
+ J$ g0 |4 S( |" \, r: l2 {六、数码管的相关问题  o+ _. @% f% U9 t4 r* V
数码管点亮形成的数字由a,b,c,d,e,f,e,dp(小数点)构成,字模及真值表如上图。
, i! l8 [1 _' l/ x. }七、电流电压驱动问题
4 N* P  s# `/ B; ]3 U' F由于单片机输出有限,当负载很多的时候需要另外加驱动芯片 ,比如74HC245
# c3 K2 K# Y4 V/ ]八、上拉电阻6 {! t2 |8 }# c- f% k
上拉电阻选取原则3 ?. a$ j" I4 I/ v
1、从节约功耗及芯片灌电流能力考虑应当足够大;电阻大,电流小。: s# b1 v* r' |/ o8 Y3 \  t1 O
2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小;电阻小,电流大。% i5 r" W9 r6 ]; G4 F* z  ~
3、对于高速电路,过大的上拉电阻可能会导致边沿变平缓。
2 Z/ h+ @% A" [# `综合考虑:上拉电阻常用值在1K到10K之间选取,下拉同理。
) R1 H. Z  x4 a6 U+ P& k, }上下拉电阻
# Z3 Q. n( F* ]上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平,下拉同理。
2 t( J" O) |" c* [9 b. o1、电平转换,提高输出电平参数值。  w8 n, ?- \- X& C1 Q' Y
2、OC门必须加上拉电阻才能使用。' P8 [  W! y- V" z8 x8 k8 ^5 z
3、加大普通IO引脚驱动能力。
% b0 t1 h2 ?2 l! m" ]% b4 L4、悬空引脚上下拉抗干扰。
; x8 p" I1 d; K2 y九、晶振和复位电路
8 t; ]/ f) V& E9 E* [2 h晶振电路
: h% F' S3 r+ C! e- U$ [" b1、晶振选择:
9 F) Y" W5 m; C3 k) a根据实际系统需求选择,6M,12M,11.0592M,20M等待
0 {5 E% E. m  `) }- w2、负载电容:
* Q9 ^$ W- P1 X; |对地接2个10到30pF的电容即可,常用20pF。3 n) x8 ~, c7 q# J" |: ]
3、万用表测晶振:2 r5 d- {( _5 j. {! c9 c
直接用红表笔对晶振引脚,黑表笔接GND,测量电压即可。
4 h' r3 a7 R8 w复位电路
  Y! ^2 |7 |8 N4 w" @. s& [7 c复位
) M, q: U6 r5 [) \8 v把单片机内部电路设置成为一个确定的状态,所有的寄存器初始化。6 r# _1 j' D% u
51单片机的复位时间大约在2个机械周期左右,具体需要看芯片数据手册
! g! y7 g( b' C& W9 j一般通过复位芯片或者复位电路,具体的阻容参数的计算,通过google查找。- u3 s) F' Z1 v1 l3 ]
十、按键抖动及消除
0 c3 S! _; ^7 c按键也是机械装置,在按下或放开的一瞬间会产生抖动,如下图:
  ~+ D( L: P* e5 I4 J

1 V0 w8 K4 o( k. s: f& `6 s
消除方法有两种:软件除抖和硬件除抖,其中硬件除抖是应用了电容对高频信号短路的原理。' w' K7 e. n% g6 {: D5 O
软件除抖是检测出键闭合后执行一个延时程序,产生5ms~10ms的延时,让前沿抖动消失后再一次检测键的状态,如果仍保持闭合状态电平,则确认为真正有键按下。
2 E: Z/ _4 o, g$ D: G

+ x: W* C9 ]3 {8 {4 F* N7 R5 M/ ]9 r

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发表于 2021-12-10 11:08 | 只看该作者
  当R取的非常大时,微弱的截止电流通过就产生了高电平

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3#
发表于 2021-12-10 11:09 | 只看该作者
  滤波电容分为高频滤波电容和低频滤波电容

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4#
发表于 2021-12-10 11:09 | 只看该作者
低频滤波电容一般用电解电容,目的是去除低频纹波

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5#
发表于 2021-12-10 11:10 | 只看该作者
节约功耗及芯片灌电流能力考虑应当足够大;电阻大,电流小

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6#
发表于 2021-12-13 17:22 | 只看该作者
感觉好厉害

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7#
发表于 2021-12-13 19:46 | 只看该作者
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    2022-3-14 15:57
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    8#
    发表于 2021-12-14 08:13 | 只看该作者
    好厉害好厉害好厉害好厉害

    该用户从未签到

    9#
    发表于 2021-12-20 18:37 | 只看该作者
    硬件除抖是应用了电容对高频信号短路的原理
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