单片机最小系统

1、单片机最小系统 第1页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二电话箱：Q Q: 航母I号系列学习群网站：网店：公司：青岛帕沃伸电子有限公司联系方式第2页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二单片机的最小系统1、电源电路2、复位电路3、晶振电路第3页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二电源交流电源直流电源第4页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二直流电源化学电源：干电池、蓄电池线性稳压电源：稳压芯片78XX和1117系列，纹波容易控制，设计难度低。开关电源：高频开关，体积小，重量轻，稳定可靠，但是纹波

2、大，设计难度高。第5页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二线性稳压电源第一步变压整流A、交流变压器降压B、桥式整流C、滤波电路第二步线性稳压A、稳压芯片降压B、电源滤波处理第6页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二容抗Xc=1/(2fC)第7页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二电磁干扰(EMI)EMI(Electro Magnetic Interference)直译是电磁干扰。这是合成词，我们应该分别考虑“电磁”和“干扰”。 “干扰”，指设备受到干扰后性能降低以及对设备产生干扰的干扰源这二层意思。第一层意思如雷电使收音机产生杂音，摩托车在

3、附近行驶后电视画面出现雪花，拿起电话后听到无线电声音等 “电磁”。电荷如果静止，称为静电。当不同的电位向一致移动时，便发生了静电放电，产生电流，电流周围产生磁场。如果电流的方向和大小持续不断变化就产生了电磁波。 电磁干扰：电磁波对系统的干扰。第8页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二电磁干扰三大因素干扰源：电磁干扰源包括微处理器、微控制器、传送器、静电放电和瞬时功率执行元件，如机电式继电器、开关电源、雷电等 耦合路径：导体，如果一条导线经过一个充满噪声的环境，该导线会感应环境噪声，并且将它传递到电路的其余部分；共享负载 ，如果其中一个电路需要一个突发的较大电流，而两个电路共享

4、电源线，等效接入同一个电源内阻，电流的不平衡会导致另一个电路的电源电压下降；另外，电磁波的辐射存在于每个电路中，这就形成了电路间的耦合。当电流改变时，就会产生电磁波。这些电磁波能耦合到附近的导体中，并且干扰电路中的其他信号。接收器：所有的电子电路都可能受到电磁干扰。虽然一部分电磁干扰是以射频辐射的方式被直接接受的，但大多数电磁干扰是通过瞬时传导被接受的。在数字电路中，复位、中断和控制信号等临界信号最容易受到电磁干扰的影响。第9页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二如何提高电子产品的EMI性能选用频率低的微控制器 减小信号传输中的畸变 减小信号线间的交叉干扰 减小来自电源的噪声

5、 注意印刷线板与元器件的高频特性 元件布置要合理分区 处理好接地线 用好去耦电容 第10页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二降低EMI干扰常用做法(1) 能用低速芯片就不用高速的，高速芯片用在关键地方。(2) 可用串一个电阻的办法，降低控制电路上下沿跳变速率。(3) 尽量为继电器等提供某种形式的阻尼，降低对系统的辐射干扰。(4) 使用满足系统要求的最低频率时钟。(5) 时钟产生器尽量靠近到用该时钟的器件。石英晶体振荡器外壳要尽量接地。(6) 用地线将时钟区圈起来，时钟线尽量短且粗。(7) I/O驱动电路尽量靠近印刷板边，让其尽快离开印刷板。对进入印制板的信号要加滤波，从高噪

6、声区来的信号也要加滤波，同时用串终端电阻的办法，减小信号反射。(8) MCD无用端要接高，或接地，或定义成输出端，集成电路上该接电源地的端都要接，不要悬空。(9) 闲置不用的门电路输入端不要悬空，闲置不用的运放正输入端接地，负输入端接输出端。(10) 印制板尽量使用45折线而不用90折线布线以减小高频信号对外的发射与耦合。(11) 印制板按频率和电流开关特性分区，噪声元件与非噪声元件要距离再远一些。(12) 单面板和双面板用单点接电源和单点接地、电源线、地线尽量粗，经济是能承受的话用多层板以减小电源，地的容生电感。(13) 时钟、总线、片选信号要远离I/O线和接插件。(14) 模拟电压输入线、

7、参考电压端要尽量远离数字电路信号线，特别是时钟。(15) 对A/D类器件，数字部分与模拟部分信号不要交叉。(16) 时钟线垂直于I/O线比平行I/O线干扰小，时钟元件引脚远离I/O电缆。(17) 元件引脚尽量短，去耦电容引脚尽量短。(18) 关键的线要尽量粗，并在两边加上保护地。高速线要短要直。(19) 对噪声敏感的线不要与大电流，高速开关线平行。(20) 石英晶体下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线。(21) 弱信号电路，低频电路周围不要形成电流环路。(22) 任何信号都不要形成环路，如不可避免，让环路区尽量小。(23) 每个集成电路一个去耦电容。每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。

8、 (24) 多芯片的蓄能电容，最好用钽电容，不用电解电容第11页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二复位电路为确保单片机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。由于单片机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC满足单片机的需求，以及晶体振荡器稳定工作的时候，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。 第12页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二基本复位电路复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，

9、以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位第13页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二电源监控电路上电复位，保障上电时能正确地启动系；掉电复位，当电源失效或电压降到某一电压值以下时，复位系统； 第14页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二第15页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二多功能电源监控电路 除上电复位和掉电复位外，很多监控电路集成了系统所需的功能，如： 电源测控，供电电压出现异常时提供预警指示或中断请求信号，方便系统实现异常处理； 数据保护，当电源或系统工作异常时，对数据进行必要的保护，如写保护、数据备份或切换后备电池

10、； 看门狗定时器，当系统程序“跑飞”或“死锁”时，复位系统； 其它的功能，如温度测控、短路测试等等。第16页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二第17页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二晶振第18页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二晶振有源晶振无源晶振第19页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二无源晶振负载电容负载电容=(Cd*Cg)/(Cd+Cg)+a式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,a的经验值为6.5至13.5pf 简化：C=Cd/2+10pf2X(C-13.5pf)=Cd= 2X(C-6.5pf)最常见的负载电容取值C=20pf13pf=Cd=27pf电容的选取另外还要参考单片机的datasheet的要求进行设定。第20页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二航母一号最小系统设计1、电源处理2、复位电路3、晶振及匹配电容选取4、最小系统其他因素第21页，共24页，2022年，5月20日，2点52分，星期二本讲作业1、看完课程后，自己用笔画一下草图，从市电到5V直流电压转变的过程。(线性稳压)2、熟练背诵24钟降低EMI常用做法3、自己不看课程内容，画出基本复位电路4、计算一下一个负载电容是