单片机外围线路设计

IC母体的选用当拿到一张CASE单时，首先得确定的是能用什么母体才能实现此功能，然后才能展开对外围硬件电路的设计，因此首先得了解每个母体的基本功能及特点，下面大至的介绍一下本公司常用的IC：单芯片解决方案 SN8P1900 系列 高精度 16-Bit 模数转换器 可编程运算放大器 (PGIA) 信号放大低漂移: 2mV 放大倍数可编程: 1/16/64/128 倍 升压- 稳压调节器 (Charge-Pump Regulator) 电源输入: 2.4V 5V 稳压输出: e.g. 3.8V at SN8P1909 内置液晶驱动电路 (LCD Driver) 单芯片解决方案 耳温枪SN8P1909LQFP 80 Pins 5000 解析度量测器SN8P1908LQFP 64 Pins 体重计SN8P1907SSOP 48 Pins单芯片解决方案 SN8P1820 系列 精确的12-Bit 模数转换器 可编程运算放大器 (PGIA) Gain Stage One: Low Offset 5mV, Gain: 16/32/64/128 Gain Stage One: Low Offset 2mV, Gain: 1.3 2.5 升压- 稳压调节器 电源输入: 2.4V 5V 稳压输出: e.g. 3.8V at SN8P1829 内置可编程运算放大电路 内置液晶驱动电路 单芯片解决方案 电子医疗器SN8P1829LQFP 80 Pins高速/低功耗/高可靠性微控制器 最新SN8P2000 系列 SN8P2500/2600/2700 系列 高度抗交流杂讯能力 标准瞬间电压脉冲群测试 (EFT): IEC 1000-4-4 杂讯直接灌入芯片电源输入端 只需添加1颗 2.2mF/50V 旁路电容 测试指标稳超 4000V (欧规) 高可靠性复位电路保证系统正常运行 支持外部复位和内部上电复位 内置1.8V 低电压侦测可靠复位电路 内置看门狗计时器保证程序跳飞可靠复位 高抗静电/栓锁效应能力 芯片工作温度有所提高: -200C 700C 工规芯片温度： -400C 850C高速/低功耗/高可靠性微控制器 最新 SN8P2000 系列 SN8P2500/2600/2700 系列 1T 精简指令级结构 1T: 一个外部振荡周期执行一条指令 工作速度可达16 MIPS / 16 MHz Crystal 工作消耗电流 2mA at 1-MIPS/5V 睡眠模式下消耗电流 R的条件,所以可以画出电压向量图。由于R甚小于XC1，R上的压降VR也远小于C1上的压降，所以VC1与电源电压V近似相等，即VC1=V。根据电工原理可知：整流后的直流电流平均值Id,与交流电平均值I的关系为Id=V/XC1。若C1以uF为单位，则Id为毫安单位，对于22V，50赫兹交流电来说，可得到Id=0.62C1。 由此可以得出以下两个结论：（1）在使用电源变压器作整流电源时，当电路中各项参数确定以后，输出电压是恒定的，而输出电流Id则随负载增减而变化；（2）使用电容降压作整流电路时，由于Id=0.62C1,可以看出，Id与C1成正比，即C1确定以后，输出电流Id是恒定的，而输出直流电压却随负载电阻RL大小不同在一定范围内变化。RL越小输出电压越低，RL越大输出电压也越高。 C1取值大小应根据负载电流来选择，比如负载电路需要9V工作电压，负载平均电流为75毫安，由于Id=0.62C1，可以算得C1=1.2uF。考虑到稳压管VD5的的损耗，C1可以取1.5uF，此时电源实际提供的电流为Id=93毫安。 稳压管的稳压值应等于负载电路的工作电压，其稳定电流的选择也非常重要。由于电容降压电源提供的的是恒定电流，近似为恒流源，因此一般不怕负载短路，但是当负载完全开路时，R1及VD5回路中将通过全部的93毫安电流，所以VD5的最大稳定电流应该取100毫安为宜。由于RL与VD5并联，在保证RL取用75毫安工作电流的同时，尚有18毫安电流通过VD5，所以其最小稳定电流不得大于18毫安，否则将失去稳压作用。 限流电阻取值不能太大，否则会增加电能损耗，同时也会增加C2的耐压要求。如果是R1=100欧姆，R1上的压降为9.3V,则损耗为0.86瓦,可以取100欧姆1瓦的电阻。 滤波电容一般取100微法到1000微法,但要注意其耐亚的选择.前已述及,负载电压为9V,R1上的压降为9.3V,总降压为18.3V,考虑到留有一定的余量,因此C2耐压取25V以上为好。 将交流市电转换为低压直流的常规方法是采用变压器降压后再整流滤波，当受体积和成本等因素的限制时，最简单实用的方法就是采用电容降压式电源。如下图：电容降压式电源是一种非隔离电源，在应用上要特别注意隔离，防止触电。电容降压式简易电源的基本电路如图1，C1为降压电容器，D2为半波整流二极管，D1在市电的负半周时给C1提供放电回路，D3是稳压二极管，R1为关断电源后C1的电荷泄放电阻。在实际应用时常常采用的是图2的所示的电路。当需要向负载提供较大的电流时，可采用图3所示的桥式整流电路。整流后未经稳压的直流电压一般会高于30伏，并且会随负载电流的变化发生很大的波动，这是因为此类电源内阻很大的缘故所致，故不适合大电流供电的应用场合。 电路设计时，应先测定负载电流的准确值，然后参考示例来选择降压电容器的容量。因为通过降压电容C1向负载提供的电流Io，实际上是流过C1的充放电电流Ic。C1容量越大，容抗Xc越小，则流经C1的充、放电电流越大。当负载电流Io小于C1的充放电电流时，多余的电流就会流过稳压管，若稳压管的最大允许电流Idmax小于Ic-Io时易造成稳压管烧毁。.为保证C1可靠工作，其耐压选择应大于两倍的电源电压。泄放电阻R1的选择必须保证在要求的时间内泄放掉C1上的电荷。应用实例：例1例2例3例4例5例6例7三、 电阻降压电阻降压效率低，输也电流较小，发热厉害，但体积较小，适用于一些负载较小的产品例1电阻R1为降压电阻，采用半波整流。注：此电路具有可硅短路指示，及发热丝短路、开路保护。R17、D2、R18、R8组成检测电路。例2四、电池供电当电池供电用于遥控器及一此耗电极小的的单片机产品中，在设计此类产品时应以省电为主，应将静态电流控制在最小，尽可能的不要使用升降压电路，直接使用1.5V*2或1.5V*3的方式供电，若是电动玩具类的产品应该具有较好的抗瞬变电流性能。防止工作时因负载过大引起IC死机或不正常复位。应用实例：15V供电：由于一般单片机都在2.2-5.5V之间工作，所以得采用DC/DC方式供电，常见的有三种电压:3V,3.3V,5V外置开关管： 内置开关管：上图中的D2主要是为了防止在外接电源断开时，电池电压经过Q2内部保护二极管反回到输入端。如果负载电流较小也可以采用内置开关管的，输出电压在3-5V都可以，主要是看单片机有没有跟其它一些电压的电路做连接，比如说电路中有一3.6V的2.4G的RF模块，那当然用3.6V的DC/DC那是最好的。此类电路不宜做一些瞬间电流太大的产品。3-5V供电直接供电，如有较大负载时，单片机部分的电源可以采用RC，或LC降低电源纹波后再给单片机供电。同时当单片机不工作时尽可以在电源两端并上一大电容，这也可以对瞬间电流变化较大时起到一个缓冲作用。5V以上供电5V以上供电时，尽可能的采用低功耗、低压差的降压组件 如ht7130，ht7550等，在1.5V*4时，如没有特殊要求，接近5V电压时也可以采用一压降为0.7V二极管降压，这样在电路不工作时可以将静态电流做到最小。接近5V电压时可以用下图接法:遥控器用12V降到5V并具有按键唤醒功能接法：具有MCU失控保护的电源电路交流市电控制抗干扰技术我们在设计一些用到可控硅控制的产品时，经常会碰到一些可控硅误动作的现象，比如说：在MCU没有输出时也马达会转，灯泡会亮等。其实这种现像的产生多数是由于电源部分本身的干扰引起的！电路中的一些感性负载，在不断开关电源时会产生一些反向电动势，及电源开关通断时产生的高峰值的杂讯。以下图为例：此电路在每次上电时灯泡DS1总是会闪烁一次，无规律性的，经检查，在MCU的输出端并没有信号输出 ，后经分析，怀疑可能是电源电路中有一变压器在不断开关