单片机学习ARM.doc

第二章 MCU模块2.1 整体的模块分布图图2-1 MCU外接端子连接图2.2 分模块描述2.2.1 时钟电路图2-2 时钟电路 上面的一个晶振频率为32.768MHZ，用来提供实时时钟；下面的一个石英晶振的频率为8MKZ，用作高速内部时钟，一般精度较差，使用中可通过锁相环（PLL）倍频获得高速系统时钟（72MHZ），精度较高。实际使用25MHZ的石英晶振，用作高速外部时钟，可用于提供系统时钟源。区别：一是系统时钟就是CPU时钟，RTC时钟就是计时时钟，可被单片机单独访问的时钟；二是系统时钟的目的是高速稳定，而实时时钟目的是低功耗精确。2.2.2 LED发光二极管的电阻计算图2-3 发光LED电路2.2.2.1 发光原理发光二极管在正向电压小于阀值时，电流极小，几乎不发光；当大于阀值时，正向电流随外加电压迅速增大，进而发光亮度也随之增大。 2.2.2.2 贴片LED压降取值与电流关系对于贴片LED灯压降取值和流过的电流范围，随发光颜色不同而不同，如表2-1所示表2-1 贴片LED灯压降和电流变化与发光颜色的关系颜色压降（V）工作电流（mA）红色1.82-1.885-8绿色1.75-1.823-5橙色1.70-1.803-5蓝色3.10-3.208-10白色3.00-3.2010-15注：（1）一般实际选用的电流最大不超过0.6*最大工作电流（2）一般 LED灯的工作电流在十几到几十mA，而对于低电流LED灯的工作电流在2mA以下。（3）一般LED灯用作指示灯用，要控制其消耗，故不能将LED灯太亮。（因为灯亮，流过的电流大，则消耗的功率就会大，这会增加实验板的能量消耗，现实中必须考虑到这点）结合以上几点，本实验选用的绿光led灯，压降为1.75-1.82V，为低电流工作，当流过电流2mA，外加电压24V时，计算限流电阻K，K，因此本实验选用的电阻值为10K。当外加3,3V电压，同理。2.2.3 MCU供电电源模块图2-4 MCU控制芯片供电电路2.2.3.1 多个电容并联的优点多个电容并联的优点可总结为以下三点：一是可以降低电容的等效内阻；二是可代替电解电容的作用，起到高频滤波的作用。大电容的高频性能较差，因为电容的大小与谐振频率成反比，当电容的实际频率超过谐振频率，电容就会表现为一个电感，完全起不到滤波作用，若用多个小电容并联，每个小电容的谐振频率都会很高。三是多个陶瓷电容，可增加使用寿命。电解电容的寿命只有几千小时，而陶瓷电容有几十万小时，故用小容量陶瓷电容代替电解电容，可增加寿命。2.2.3.2 无极性电容和电解电容并联作用无极性电容和电解电容并联作用可总结为以下两点：一主要是滤除脉动的直流电里面的交流成分（谐波）：极性电容有层间分布电感，容量越大，电感越大，而电感对高频信号有阻碍作用，故电解电容对滤除低次交流信号的效果较好。为了改善滤除高频信号的效果，并联高频电容滤除高频交流信号（高次谐波）；二主要是吸收电路中因为线路板（或导线）分布电容产生的干扰信号。 2.2.4 PCB供电电源模块图2-5 PCB器件供电电源电路POWER1为系统提供的是+5V电源，使用WRA2405CS_3W芯片将外界24V电源转换成5V供电；POWER2为系统提供的是3.3V电源，使用LT1117-3.3芯片将转换的+5V电源转换成3.3V供电；结合图2-5所示，分别介绍这两种电源转换芯片：2.2.4.1 WRA2405CS_3W芯片 图2-6 WRA2405CS_3W芯片封装结构WRA2405CS_3W芯片是将24V电源转换成5V的输出电压的稳压芯片，共有8个引脚，其中4引脚没有引出。引脚配置如下表2-2所示，表2-2 WRA2405CS_3W芯片引脚配置针脚信号定义备注1-INPUT低电位电压输入信号参考端2+INPUT高电位电压输入信号供电端3CTRL输入控制信号一般可以悬空 4NO PIN 无引脚引出5NE没有允许外部连接引脚6+OUTPUT高电位电压输出引脚7COM公共端输出引脚 8-OUTPUT低电位电压输出引脚 2.2.4.2 LT1117-3.3 芯片图2-7 LT1117-3.3 芯片封装结构该芯片作用是将外部的+5V电压转换成+3.3V，芯片封装共有三个输出引脚，分别为1号管脚接地或参考地（GND/ADJ），2号管脚接转换输出电压（VOUT），3号管脚接需要转换的电压（VIN）。注：（1）转换芯片前后都用到了无极性电容和电解电容并联连接电路，主要是起到滤波和稳压作用；（2）POWER1中二极管IN4007的作用：电源后面两个电容还有储能作用，当电源掉电或电源电压瞬间下降时，为电容提供一个迅速放电的回路。2.2.5 STM32启动模式选择开关图2-8 STM32启动模式选择开关电路图BOOT0/ BOOT1产生高低电平原理：一般，认为STM32系统中如果输入电压3.3V，那么高电平约为3.3V，输入到单片机该管脚为1。对于该试验中，如图2-8，当拨码开关1拨到ON挡，接通3.3v供电，这时BOOT1引脚处获得的电压约为3.3v,因为R98R100,这时该引脚输入到ARM中，为高电平1，BOOT0管脚同理。工作原理：在每个STM32的芯片上都有两个管脚BOOT0和BOOT1，这两个管脚在芯片复位时的电平状态决定了芯片复位后从哪个区域开始执行程序，见下表：BOOT1=x BOOT0=0 从用户闪存启动，这是正常的工作模式。BOOT1=0 BOOT0=1 从系统存储器启动，此模式启动的程序功能由厂家设置。BOOT1=1 BOOT0=1 从内置SRAM启动，这种模式可以用于调试。2.2.6 74lvs4245AD工作原理及作用 图2-9 74lvs4245AD外围连接电路74lvs4245AD芯片是典型的双电源供电的双向收发器，可作为双向电平转换芯片，可通过DIR管脚控制传输方向。由荷兰飞利浦公司设计制