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本文为入门级同学和零电子基础同学准备,有一定电子基础的请直接忽略,芯片本质是电路,因此作为IC设计工程师要识得电路。下文将以单片机最小系统和简单的外围电路为例来初步认识电路图。
单片机最小系统电路 下图是一个最简单的单片机系统原理图,它包含供电(提供能量)、时钟(提供运行时钟)、复位(初始化芯片)电路,这三者是必不可少的,它们都正常工作后芯片才会正确的运行,其他外围接口可以根据自己具体需要扩展。 2. 电源电路 芯片的供电电路可采用开关电源电路(电源效率高,噪声较大),亦可采用线性稳压电源电路(实现简单,噪声低,但效率也低)。下图是由线性稳压块LM7805构建的12V转5V电路,C1、C2为滤波电容,P?为电源接口。 3. 复位电路 芯片的复位信号可能高有效,亦可能低有效,具体需要参考芯片配套的手册。电路图中引脚字母带上划线的表示低电平有效,本文中电路图复位为高电平有效。下图复位电路实现了上电自动复位和按键手动复位两种方式,C11和R31组成上电自动复位电路,上电瞬间电容C11充电(相当于短路),这时相当于5V电压连接到RST,芯片处于复位状态,C11充满电后,5V和RST断开(电容阻直流特性),RST通过R31接地释放复位信号,芯片进入工作状态。K17、R60、R31组成手动复位电路,按下按键是RST为高电平,芯片进入复位状态,放开按键后RST通过R31接地释放复位信号,芯片进入工作状态。 4. 时钟电路 时钟电路是产生稳定的时钟信号给芯片做参考时钟,芯片内的时序电路都要根据时钟节拍运行(步调不一致的话,数据传输就会乱了),通常时钟频率越快运行速度就越快。简单时钟电路由晶体振荡器和电容组成,下图中Y2为晶振,C14、C15为负载电容,一般在几十皮法,它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度。 5. LED控制电路 刚玩单片机时一般需要做点亮一个LED的实验,下图是一个LED控制电路,R1、R2为限流电阻,9013为NPN三极管,IO为高电平的时候三极管导通,LED处于供电回路中就会发光,IO为低电平的时候,三极管截止,LED熄灭。通过控制IO不断高低的变化就可以实现LED灯闪烁。 6. I2C电路 下图中24C01是基于I2C总线的外部存储,SCL和SDA分别为控制线和数据线,它们连接到单片机的IO引脚,A0、A1、A2是地址输入端,因只连接了一颗I2C器件,所以全固定了为0(接地),WP为 写保护引脚,为1时所有的内容都被写保护(只能读),下图固定接地,表示存储器可读可写,VCC为供电引脚,GND为地,C24为滤波电容。 |
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