单片机外围电路设计

MLXG · 发表于 2021-12-10 10:34

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一、单片机上拉电阻的选择

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。
二、LED串联电阻的计算问题
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。

三、端口出现不够用的情况
这时可以借助扩展芯片来实现，比如三八译码器74HC138来拓展

四、滤波电容
滤波电容分为高频滤波电容和低频滤波电容。
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)。
2、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。
五、三极管的作用
1、开关作用:

LEds6为高电平时截止，为低电平时导通。
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)
2、放大作用：
集电极电流是基极电流的100倍
3、电平转换:

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.
六、数码管的相关问题

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。
七、电流电压驱动问题
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
八、上拉电阻
上拉电阻选取原则
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。
2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小;电阻小，电流大。
3、对于高速电路，过大的上拉电阻可能会导致边沿变平缓。
综合考虑：上拉电阻常用值在1K到10K之间选取，下拉同理。
上下拉电阻
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。
1、电平转换，提高输出电平参数值。
2、OC门必须加上拉电阻才能使用。
3、加大普通IO引脚驱动能力。
4、悬空引脚上下拉抗干扰。
九、晶振和复位电路
晶振电路
1、晶振选择：
根据实际系统需求选择，6M，12M，11.0592M，20M等待
2、负载电容：
对地接2个10到30pF的电容即可，常用20pF。
3、万用表测晶振：
直接用红表笔对晶振引脚，黑表笔接GND，测量电压即可。
复位电路
复位
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。
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。
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。
十、按键抖动及消除
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：

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。
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。