单片机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~

 

1 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。

 

2 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。

 

 

3 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。

 

 

 

4 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。

 

5 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。

 

6 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。

 

7 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。

 

8 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。

 

9 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

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。

 

10 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。