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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
) D0 p( t3 s( b6 ^! w
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。! s! R# N5 ~/ w% s% g. l) s
二、LED串联电阻的计算问题
& S: k4 _" D3 ~0 P3 f' x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。
- q7 c9 M% E0 p3 D
三、端口出现不够用的情况
- Q7 v3 z9 s$ w8 ?$ R这时可以借助扩展芯片来实现,比如三八译码器74HC138来拓展
0 M, r! I7 U' v. z
- r4 K" y% C( J
四、滤波电容0 d5 s1 }- ?2 ?3 y! @9 h! u  s' V
滤波电容分为高频滤波电容和低频滤波电容。
5 P6 k& g$ V0 m4 i1、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)。  k2 T6 _9 p4 C4 k
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。
& O' z0 R0 |' F五、三极管的作用
5 J% q6 i* K1 l) h6 i. n1、开关作用:
! \7 h2 U( Y4 ]1 v) \; S5 ~) n& \
LEds6为高电平时截止,为低电平时导通。) W& I3 p1 M: z& F
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)
/ a* w8 Z2 k- y; b$ K  ?7 |$ v2、放大作用:5 C8 A) ~, e# _
集电极电流是基极电流的100倍
0 o) M, h* A) |9 {5 ?3、电平转换:7 {, R! L6 B2 A
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.
! R9 ]4 a/ ^. J, Y* P# O六、数码管的相关问题1 t4 ]3 b: I$ x7 C
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。  @2 c( `0 V) X4 Y
七、电流电压驱动问题% B. a& M6 }# s+ H) E) w0 ?0 q* Y
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74HC2451 o% ~4 j, ~# `, u4 K
八、上拉电阻
$ _6 C$ k% S* C# J上拉电阻选取原则
" z2 V# c5 S# y0 S$ S' q- s1 l7 W1、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。! v+ T$ {, P. M) g
2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小;电阻小,电流大。$ b4 F6 d# ]& `) u1 p6 H
3、对于高速电路,过大的上拉电阻可能会导致边沿变平缓。
; v( K/ o' Z7 G1 l8 s" Y综合考虑:上拉电阻常用值在1K到10K之间选取,下拉同理。
* e' W. Q1 u3 e上下拉电阻7 V% n9 v' t7 }* E( 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。
% A. S, F* H  ?% @0 i9 [$ E' U' F1、电平转换,提高输出电平参数值。: t9 q* {" D) s2 m
2、OC门必须加上拉电阻才能使用。6 x5 D. \9 D, J! O3 V
3、加大普通IO引脚驱动能力。4 n. Z6 L8 [3 m1 S# L
4、悬空引脚上下拉抗干扰。
3 D) s0 f" k9 \5 H- r* P- m) J1 y九、晶振和复位电路( s# ~% B% E9 k) _* v- |' c$ X
晶振电路
+ a" C! g+ g0 H" z% C% s) N1、晶振选择:
$ X( @1 L2 S& N" R- q# l根据实际系统需求选择,6M,12M,11.0592M,20M等待3 t" K! S! ]/ f, l
2、负载电容:( ~  ]' x4 e, N1 c6 q
对地接2个10到30pF的电容即可,常用20pF。3 J, C1 F: j+ r/ `
3、万用表测晶振:
+ M0 a: X+ Z, p% v5 u直接用红表笔对晶振引脚,黑表笔接GND,测量电压即可。
* u! r* m" d% W; O' r0 o复位电路& l; h9 e1 M. {% P( S, n
复位9 V/ C/ v3 t# {7 x! ^- {
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。3 G( G# p6 s3 d( W6 p; n
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
0 o0 Y+ X" G) Y& C! m' R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。
: Z: G0 O- U7 ]十、按键抖动及消除
: b) h% P' _# ~  G) F5 B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:, F! z( n# K- }( J

) X4 `$ q& u2 f# X5 u7 y4 ~
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。% |" A+ F% ^2 T9 m/ D
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。' q8 @$ r0 q3 Q- @( D

1 J5 J9 [  q2 \" ~- U& S) V! c

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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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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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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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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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发表于 2021-12-13 17:22 | 只看该作者
感觉好厉害

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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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    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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