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微控制器入門:最小系統 晶振 復位電路與電源詳細講解

  • 由 從零開始學微控制器設計 發表于 網路遊戲
  • 2021-05-21
簡介常用復位電路復位電路,是用來在微控制器執行異常的時候,可以讓他從頭開始執行程式,STC89C52RC這款晶片是高電平復位,低電平正常工作,電路圖如下所示:來解析下這個電路圖,先來看STC89C52RC,我們知道電容的特性是通交隔直,電容是個

發光二極體壓降多少

學微控制器走過許多彎路,挖過許多坑,浪費了很多時間,做過實際產品後回顧過去的學習經歷,發現很多坑其實是可以避免的,微控制器的入門應該可以更輕鬆一點,寫寫我的一些學習經歷,希望對剛入門甚至還沒有入門的新手有所幫助,心願足矣,水平有限,求老手輕拍……

微控制器的學習,模電數電是最基本的,也是最重要的,構成微控制器最小系統的三個要素,是電源,晶振和復位電路,話說這是之前的STC89C52微控制器了,現在的STC15系列,晶振和復位電路都內建了,但是電源還是要有的,我們就以這2者做對比來學習,看看有何不一樣的地方。

微控制器入門:最小系統 晶振 復位電路與電源詳細講解

電源

透過檢視微控制器的型號可知,STC89C52RC的供電電壓範圍在3。3V-5。5V之間,STC15W1K16PWM這款晶片的供電電壓範圍在2。4V-5。5V之間,他們都可以用5V供電,後者可以用3。3V來供電,STC89C52RC這塊片之所以還沒有退役,還是因為學習者大多以他作為學習入門,在實際專案中,我只見到過一次,某天,老闆從庫房裡拿出2管STC89C52,大概幾十片,問我還能不能用上,我只呵呵了一下。

言歸正傳,我們既然確定用5V來供電,那麼電源是如何產生呢?我們知道可以用變壓器來搞定,比如在TB上搜220V轉12V變壓器12W,就搜到了,變壓器直接輸出的是交流電12V,我們沒法用啊,於是還需要整流,濾波,穩壓等等,整流需要二極體,這裡我們選擇橋式整流,選擇4只1N4007,規格1A 1000V就好了,這個1A指的是最大整流電流,這個1000V指的是最高反向工作電壓,這樣經過橋式整流之後,輸出的電壓是脈動的直流電壓,已經有正負極性了,但是我們還是不能用,交流成分實在是太大,因此還需要加一個容量稍大些的電解電容,

比如1000UF/35V,電容的耐壓值得選取應該大於1。1*1。414*12,電網電壓也是波動的,預留出10%就好了,根據電容容量計算公式,計算出容量在1000UF-2000UF是合適的,12W的變壓器,我們只要輸出500MA的電流就夠了,這樣的設計是完全滿足我們的需要的。電路圖如下:

微控制器入門:最小系統 晶振 復位電路與電源詳細講解

圖中的C1,C3容量較大,作用是用於濾波,C2是消除自激震盪,高頻干擾,C4也是消除噪聲等高頻干擾,三端穩壓晶片用的是LM7805,非常常見的電路了,後面加了一個TVS,這個在實際專案產品中是必須要加的,瞬態抑制二極體,如果電壓高於5V,會瞬間動作,保護後級電路,帶CA的是沒有方向的,直接插上就可使用,後面用了個LED紅色的小燈,我們知道小燈就是一個二極體,不過發光二極體和普通的二極體的壓降是不一樣,像這種紅色的,一般壓降在1。8-2。0V可以正常工作,電流在4-20MA,如果超出這個數值,基本就燒壞了,R1是限流電阻,限制LED的電流,我選擇5MA的工作電流,5/0。005 = 1K歐姆,就是這麼來的,這樣,電源部分就搞明白了,我們獲取了5V的電源。

晶振

晶振,顧名思義,晶體振盪器,這就好比人的心臟啊,提供整齊劃一的節拍,如果這個東西不準,或者不起振,微控制器玩不轉的,在STC89C52上,是必須要加晶振電路的,如圖所示這樣:

微控制器入門:最小系統 晶振 復位電路與電源詳細講解

2個20PF的電容是幫助晶振起振的,維持訊號穩定,Y1是無源晶振,啥叫無源呢?指的是沒有震盪源,也就是說他自己單獨玩不轉的,需要內部的RC電路配合,產生一個十分穩定的時鐘訊號源,跟無源相對就是有源晶振了,這個價格相對來說貴一些,一般4個引腳,VCC,GND,OUT,NC,NC是直接懸空的,當給有源晶振供電以後,在其OUT端,會產生一個方波訊號,直接接在XTAL1上就好,XTAL2可以懸空不接,當然這裡是指STC89C52,我記得之前用STM32F103RCT6這款晶片做產品電磁相容測試,因為有源晶振輻射超標,再加上電路佈局不合理,過不了電磁相容,沒有辦法,只好把晶振搞掉了,但是就算晶振換下來了,這個引腳還是可以造成干擾的,於是就配置成普通IO,然後接電阻下拉接地才過了,這都是經驗教訓啊。

常用復位電路

復位電路,是用來在微控制器執行異常的時候,可以讓他從頭開始執行程式,STC89C52RC這款晶片是高電平復位,低電平正常工作,電路圖如下所示:

微控制器入門:最小系統 晶振 復位電路與電源詳細講解

來解析下這個電路圖,先來看STC89C52RC,我們知道電容的特性是通交隔直,電容是個儲能元件,儲存的是電場的能量,在沒有電到上電的瞬間,電容肯定要充電的,這個時候電容就短路成一根導線了,RST端就被拉到了5V,執行復位指令,當電容充滿電後,會斷開連線,RST引腳會被10K電阻下拉到低電平,所以電路開始正常的工作,之所以接上按鍵以及100R的電阻,是可以手動復位,當按鍵按下的時候,RC並聯,我們知道,電阻是消耗電能的,會瞬間把電容裡面的電能釋放掉,具體的時間計算,可以看電路基礎第4版,127頁,一階電路的零輸入響應,計算比較麻煩,有一個時間引數,T = RC(念TAO,不會打),單位是秒,T的大小反映了一階電路過渡過程的進展速度。我們只要知道電容會瞬間釋放就好了,手動復位之後,電容又開始了充電斷開正常工作的過程,就是這樣。

51微控制器和STM32不同,STM32是低電平復位,高電平正常工作,這兒原理是一樣的。

好了,微控制器學習最基礎的部分,已經瞭解了,接下來,就可以動手乾點別的事情了……希望此篇文章對剛入門的你有所幫助。

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