單片機電路設計的一些難點

單片機是嵌入式系統的核心元件，使用單片機的電路要復雜得多，但在更改和添加新功能時，帶有單片機的電路更加容易實現，這也正是電器設備使用單片機的原因。那么在單片機電路的設計中需要注意的難點有哪些？你都解決了嗎？下面分享10個單片機電路設計中的難點，一起來學習吧~

1. 單片機上拉電阻的選擇

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，單片機一直處在復位狀態時根本無法工作。出現這樣的原因是由于RST引腳內含三極管，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，微弱的截止電流通過就產生了高電平。

2. 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。

3. 端口出現不夠用的情況

這時可以借助擴展芯片來實現，比如三八譯碼器74HC138來拓展。

4. 濾波電容

濾波電容分為高頻濾波電容和低頻濾波電容。

· 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（集成）器件的電源與地之間都要加，去除高頻干擾（空氣靜電）。

· 低頻濾波電容一般用電解電容（100uF），目的是去除低頻紋波，存儲一部分能量，穩定電源。大多接在電源接口處，大功率元器件旁邊，如：USB借口，步進電機、1602背光顯示。耐壓值至少高于系統最高電壓的2倍。

5. 三極管的作用

· 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（這里涉及到放大作用，集電極電流是基極的100倍），PN結電壓0.7V，R=(5-0.7)/(I/100)。

· 放大作用：集電極電流是基極電流的100倍

· 電平轉換：

當基極為高電平時，三極管導通，右側的導線接地為低電平，當基極為低電平時，三極管截止，輸出高電平。

6. 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。

7. 電流電壓驅動問題

由于單片機輸出有限，當負載很多的時候需要另外加驅動芯片 ，比如74HC245。

8. 上拉電阻

上拉電阻選取原則：

· 從節約功耗及芯片灌電流能力考慮應當足夠大；電阻大，電流小；

· 從確保足夠的驅動電流考慮應當足夠小；電阻小，電流大；

· 對于高速電路，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信號通過一個電阻嵌位在高電平，下拉同理。

· 電平轉換，提高輸出電平參數值；

· OC門必須加上拉電阻才能使用；

· 加大普通IO引腳驅動能力；

· 懸空引腳上下拉抗干擾。

9. 晶振和復位電路

晶振電路

· 晶振選擇：根據實際系統需求選擇，6M，12M，11.0592M，20M等待。

· 負載電容：對地接2個10到30pF的電容即可，常用20pF。

· 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；復位電路把單片機內部電路設置成為一個確定的狀態，所有的寄存器初始化。

51單片機的復位時間大約在2個機械周期左右，具體需要看芯片數據手冊。一般通過復位芯片或者復位電路，具體的阻容參數的計算，通過google查找。

10. 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：軟件除抖和硬件除抖，其中硬件除抖是應用了電容對高頻信號短路的原理。

軟件除抖是檢測出鍵閉合后執行一個延時程序，產生5ms～10ms的延時，讓前沿抖動消失后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。