我們在學習過程中,很多指标都是直接用的概念指标,比如我們說 5V代表1,GND代表0等等這些。但在實際電路中是沒有這麼精準的,那這些指标允許範圍是什麼呢?随着我們所學的内容不斷增多,大家要慢慢培養一種閱讀手冊的能力。
比如我們使用STC89C52RC單片機的時候,我們找到他的手冊的11頁,第二個選項,工作電壓:5.5V-3.4V(5V單片機),這個地方就說明我們這個單片機正常的工作電壓是個範圍值,隻要電源VCC在5.5V到3.4V之間都可以正常工作,電壓超過5.5V是絕對不允許的,會燒壞單片機,電壓如果低于3.4V,單片機不會損壞,但是也不能正常工作。而在這個範圍内,最典型、最常用的電壓值就是5V,這就是後面括号裡“5V單片機”這個名稱的由來。除此之外,還有一種常用的工作電壓範圍是2.7V-3.6V、典型值是3.3V的單片機,也就是所謂的“3.3V單片機”了。日後随着大家接觸的東西慢慢增多,對這點會有更深刻的理解。
現在我們再順便多了解一點,大家打開74HC138的數據手冊,會發現74HC138手冊的第二頁也有一個表格,上邊寫了74HC138的工作電壓範圍,最小值是4.75V,額定值是5V,最大值是5.25V,可以得知它的工作電壓範圍是4.75V-5.25V。這個地方講這些目的是讓大家清楚的了解,我們獲取器件工作參數的一個最重要,也是最權威的途徑,就是通過器件的數據手冊。
2 晶振晶振通常分為無源晶振和有源晶振兩種類型,無源晶振一般稱之為crystal(晶體),而有源晶振則叫做oscillator(振蕩器)。
圖1 27Mhz有源晶振
圖2 11.0592M無源晶振
有源晶振通常有4個引腳,VCC,GND,晶振輸出引腳和一個沒有用到的懸空引腳。無源晶振有2個或3個引腳,如果是3個引腳的話,中間引腳是晶振的外殼,使用時要接到GND,兩側的引腳就是晶體的2個引出腳了,這兩個引腳作用是等同的,就像是電阻的2個引腳一樣,沒有正負之分。對于無源晶振,就是用我們的單片機上的兩個晶振引腳接上去即可,而有源晶振,隻接到單片機的晶振的輸入引腳上,輸出引腳上不需要接,如圖3和圖4所示。
圖3 無源晶振接法 圖4 有源晶振接法
3 複位電路我們先來分析一下我們的複位電路,如圖8-5所示。
圖5 單片機複位電路
當這個電路處于穩态時,電容起到隔離直流的作用,隔離了 5V,而左側的複位按鍵是彈起狀态,下邊部分電路就沒有電壓差的産生,所以按鍵和電容C11以下部分的電位都是和GND相等的,也就是0V電壓。我們這個單片機是高電平複位,低電平正常工作,所以正常工作的電壓是0V電壓,完全OK,沒有問題。
我們再來分析從沒有電到上電的瞬間,電容C11上方是5V電壓,下方是0V電壓,根據我們初中所學的知識,這個時候電容C11要進行充電,正離子從上往下充電,負電子從GND往上充電,這個時候電容對電路來說相當于一根導線,全部電壓都加在了R31這個電阻上,那麼RST端口位置是 5V電壓,随着電容充電越來越多,即将充滿的時候,電流會越來越小,那RST端口上的電壓值等于電流乘以R31的阻值,也就會越來越小,一直到電容完全充滿後,線路上不再有電流,這個時候RST和GND的電位就相等了也就是0V了。
從這個過程上來看,我們加上這個電路,單片機系統上電後,RST引腳會先保持一小段時間的高電平而後變成低電平,這個過程就是上電複位的過程。那這個“一小段時間”到底是多少才合适呢?每種單片機不完全一樣,51單片機手冊裡寫的是持續時間不少于2個機器周期的時間。複位電壓值,每種單片機不完全一樣,我們按照通常值0.7Vcc作為複位電壓值,複位時間的計算過程比較複雜,我這裡隻給大家一個結論,時間t=1.2RC,我們用的R是4700,C是0.0000001,那計算得知t是564us,遠遠大于2個機器周期(2us),在電路設計的時候一般留夠餘量就行。
按鍵複位(即手動複位)有2個過程,按下按鍵之前,RST的電壓值是0V,當按下按鍵後電路導通,同時電容也會在瞬間進行放電,RST電壓值變化為4700Vcc/(4700 18),會處于高電平複位狀态。當松開按鍵後就和上電複位類似了,先是電容充電,後電流逐漸減小直到RST電壓變0V的過程。我們按下按鍵的時間通常都會有上百毫秒,這個時間足夠複位了。按下按鍵的瞬間,電容兩端的5V電壓(注意不是電源的5V和GND之間)會被直接接通,此刻會有一個瞬間的大電流沖擊,會在局部範圍内産生電磁幹擾,為了抑制這個大電流所引起的幹擾,我們這裡在電容放電回路中串入一個18歐的電阻來限流。
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