单片机外围电路设计中10大疑问

申金鑫  17101223365

转载自EDN电子设计

【嵌牛导读】:仅依靠单片机无法完成电子设计，必须要外围电路跟单片机共同协作完成整个电子设计

【嵌牛鼻子】:单片机  外围电路

【嵌牛提问】:怎么解决单片机外围电路设计问题

【嵌牛正文】:

一、单片机上拉电阻的选择

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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

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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

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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:

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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:

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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

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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：

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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。