微控制器是嵌入式系統的核心元件,使用微控制器的電路要複雜得多,但在更改和新增新功能時,帶有微控制器的電路更加容易實現,這也正是電器裝置使用微控制器的原因。那麼在微控制器電路的設計中需要注意的難點有哪些?
一、微控制器上拉電阻的選擇
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,微控制器一直處在復位狀態時根本無法工作。出現這樣的原因是由於RST引腳內含三極體,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,微弱的截止電流透過就產生了高電平。
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
這時可以藉助擴充套件晶片來實現,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,保護器件免受高頻干擾。普通的IC(整合)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,儲存一部分能量,穩定電源。大多接在電源介面處,大功率元器件旁邊,如:USB藉口,步進電機、1602背光顯示。耐壓值至少高於系統最高電壓的2倍。
五、三極體的作用
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(這裡涉及到放大作用,集電極電流是基極的100倍),PN接面電壓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,三極體導通,右側的導線接地為低電平,當基極為低電平時,三極體截止,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
由於微控制器輸出有限,當負載很多的時候需要另外加驅動晶片 ,比如74HC245。
八、上拉電阻
上拉電阻選取原則
1、從節約功耗及晶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訊號透過一個電阻嵌位在高電平,下拉同理。
1、電平轉換,提高輸出電平引數值。
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、懸空引腳上下拉抗干擾。
九、晶振和復位電路
晶振電路
1、晶振選擇:
根據實際系統需求選擇,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。
復位電路
把微控制器內部電路設定成為一個確定的狀態,所有的暫存器初始化。
51微控制器的復位時間大約在2個機械週期左右,具體需要看晶片資料手冊。
一般透過復位晶片或者復位電路,具體的阻容引數的計算,透過google查詢。
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:軟體除抖和硬體除抖,其中硬體除抖是應用了電容對高頻訊號短路的原理。
軟體除抖是檢測出鍵閉合後執行一個延時程式,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。
(涉及領域:電子、電氣/電工(考證題庫)、通訊、維修、自動化、程式等)
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