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10个单片机电路设计中的难点

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gaosmile 发布时间:2020-8-5 21:11
单片机是嵌入式系统的核心元件,使用单片机的电路要复杂得多,但在更改和添加新功能时,带有单片机的电路更加容易实现,这也正是电器设备使用单片机的原因。那么在单片机电路的设计中需要注意的难点有哪些?你都解决了吗?下面分享10个单片机电路设计中的难点,一起来学习吧~

& L. x! d. e' |* i  [
01
9 R8 w! p1 B- l6 G9 Q
上拉电阻的选择

4 w; u3 m- M4 T$ R8 b. f4 O
微信图片_20200805210817.jpg ' M! d$ ~! l$ Z! H. e
微信图片_20200805210822.jpg
  M1 T) t- q. K6 c: E3 u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。
" a* Y! D% H* l& m
022 D- R: g2 x' |0 K/ O: z
LED串联电阻的计算问题, S  I4 ^( `) e
3 j4 a. Q. `2 _7 Q" e- F
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。' Q% L! I1 v9 n( N& t- P
微信图片_20200805210825.jpg

6 n; Y9 e* L. R0 K1 ^, P
03
7 ?2 r  o) C& m& Z/ Y
端口出现不够用的情况$ N# k$ ?7 |! `6 F7 k

6 u  M) z1 @& g7 ]- L. I2 {这时可以借助扩展芯片来实现,比如三八译码器74HC138来拓展。
* A. r8 _- n( h7 l; S8 x& R% G 微信图片_20200805210827.jpg - H0 ?) ?! Z) c! _$ k+ S; _
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" X& g% Y. V! [4 M
04
7 v8 j+ y# o. R/ E2 Q
滤波电容
$ I+ c6 W* k( l" F* }  n" s5 S

& ], _1 k) v9 I3 g$ g1 G
滤波电容分为高频滤波电容和低频滤波电容。. }( w7 E$ G$ p! P. O
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)。
+ b9 `1 \0 D7 z! g6 z6 H2、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 O- r5 m% f. n1 M
05, |: a4 q* v+ d& Q
三极管的作用8 Z+ W8 V, f0 m5 z$ c

4 N$ W% m8 a, K1 L
1、开关作用:
: \7 }+ s: ~; F# n7 U
微信图片_20200805210833.jpg ) @0 Z! T2 e# B$ k& ?
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)$ {$ P$ k- O, l; T8 U5 Y% E, s
2、放大作用:集电极电流是基极电流100倍. E) y3 h  r" _) V/ f, Z
3、电平转换:
2 e9 [" x- j, Y( y4 ?
微信图片_20200805210836.jpg 1 H5 |3 H. t" k! x2 Z) {& k
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。
3 E" x( v; S2 R* n2 J
06
9 N) z( Q9 I1 H' [3 S% v. F+ N
数码管的相关问题
; x& c3 l; G' i5 N3 u
5 G* G% F6 ~; ^
微信图片_20200805210839.jpg
3 A( R8 H: `8 h; ~* }" Z: m9 Q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。
: w( I! d8 m3 x
07
) w  Y* f" y7 h; H& Q# i, T
电流电压驱动问题
  P; f( Z# ~  r( I1 ?

9 q! Y+ {, Y7 `" E( m
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。1 x  x5 G6 Y' o4 w0 ]. _
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7 D5 ?: G4 C5 Q$ S

! `8 Q4 `% \; N4 {5 z3 M! m) _
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4 `+ S6 x. H& u, o) V3 B
上拉电阻3 \$ ?# ]" J+ U5 g2 s

. J9 @3 M. F' W) ^
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。- n$ B4 E5 T6 {2 d& F
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。
2 i/ u1 W9 I# Y: n7 P3 z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。
; _% b" c. ]- d& d# p2、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。
: p6 P% a: s! e- k8 g* B/ A
09
7 s' |2 M* T/ S$ ?7 Z( g; L' e* _4 v9 f
晶振和复位电路
% O, r( m! U( w$ w; W: H5 d0 m
$ H, U1 p4 D! H0 ?5 m! Y3 i
晶振电路
* A6 y' c3 ^: v
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。, P4 s' f$ T1 U% C. i. U# H/ }; s
复位电路

; i4 M4 B. w) @5 `
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。
3 _( }) C- [+ U5 A2 d6 o9 y10* V6 `: b- z% o7 x0 m/ c/ J% v
按键抖动及消除$ r; d" D( s, H+ c. X1 o- ^4 u

6 q# p' A& Z8 l0 w8 d7 i  D2 o
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:3 y7 h7 `; M' z5 _2 ?  A
微信图片_20200805210845.jpg . j. K% }% r, Y* f0 H
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。
: q( `; J2 ?! ~( f  Q9 u0 l9 Z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。
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