嵌入式技术之原理图&PCB设计-51核心板1.0.0–MCU复位按键原理图
目录
12.1 元器件选型
12.1.1 10kΩ电阻
12.1.2 10uF电容
12.1.3 轻触开关
12.2 原理图
12.3 设计说明
12.3.1 MCU的复位
12.3.2 参考数据手册
12.3.3 复位电路的工作原理
12.4 电容的作用
12.5 电阻的作用
12.5.1 RST引脚的内部,与电平的不确定性。
12.5.2 如何给RST确定的电平信号
12.5.3 为什么要加一个电阻
12.5.4 下拉电阻
12.1 元器件选型
12.1.1 10kΩ电阻
编号:C25804
12.1.2 10uF电容
编号:C15850
12.1.3 轻触开关
编号:C318938
12.2 原理图
12.3 设计说明
12.3.1 MCU的复位
单片机上一般会有一个引脚。这个引脚可以感知外部网络传过来的是高电平还是低电平。然后根据MCU的内部设计,数据手册可能会告知用户。默认情况下,你给这个引脚低电平,MCU就会正常执行代码。如果你给了他高电平一定时间。它就会清除掉目前所有的状态,重新从代码的第一行开始执行。
对于STC89C52RC来说,他的RTS引脚是高电平复位,符合我们上面说的这种情况。
12.3.2 参考数据手册
STC89C52RC的数据手册已经为我们提供了建议,针对RC这个系列来说,如果芯片后HD后缀名,则芯片内部已经将RST通过一个电阻接地下拉了。因为我们用的STC89C52RC不是
12.3.3 复位电路的工作原理
(1)在上电的瞬间,电容处于充电状态,此时电容相当于一根导线,RST引脚得到高电平。
(2)在上电一段时间后,电容充满,此时电容相当于短路,这个时候RST将拿到低电平。
(3)按下开关后,RST引脚相当于直接接到VCC,此时RST引脚将是高电平,这个状态维持几十us,MCU就会清空当前状态,重新回到第一行代码开始执行。
12.4 电容的作用
这个电容的作用主要是保证充足的高电平维持时间,这个电容的选择越大,这个电容所需的充电时间就越长。
10uF电容时,按键按下和电容充电时长:
50uf电容时,按键按下和电容充电时长:
通常情况下,单片机的复位引脚(RST)需要一个持续一定时间长度的高电平信号才能识别并执行复位操作。通过调整复位电路中的电容值,我们可以确保每次按下复位按钮时,都能提供足够长的高电平信号,保证单片机能够稳定地触发复位。
12.5 电阻的作用
12.5.1 RST引脚的内部,与电平的不确定性。
下图展示了MCU内部关于RST引脚的一种简单设想。RST引脚内部直接连接受控电路,但该连接点上方靠近VCC的一端可能还有其他电路,下方靠近GND的一端也可能有其他电路。由于MCU内部电路是动态的,我们无法确定这些电路的具体阻值,不过可以肯定的是,这两个电路的阻值都非常的大,可能有500K到1MΩ级别。
这些阻值的大小关系会影响电压分配,因此在RST引脚悬空的状态下,我们无法确定它在MCU工作时到底是高电平还是低电平。
12.5.2 如何给RST确定的电平信号
要为RST引脚提供确定的电平信号,只需将其直接连接到VCC或GND。如果需要给RST引脚高电平信号,则将其直接接到VCC。这时,上方其他电路的阻值可以被忽略,受控电路会感知到高电平信号。同样,如果需要给RST引脚低电平信号,则将其直接接到GND,这样下方其他电路的阻值可以忽略,受控电路会获得确定的低电平信号。
12.5.3 为什么要加一个电阻
如果我们的RST引脚自始至终都只需要高电平或者低电平,那么我们其实可以不用给任何的电阻,直接接VCC或者GND就行了。但是因为我们要根据情况,在不同的时刻给RST引脚接VCC或者GND。下图的电路,在开关没有闭合的时候是直接连接GND的,拿到的是低电平信号。
但是,如果我们想要给RST高电平,直接闭合开关,会导致左侧电路的短路。
因此,这个时候,我们可以在下拉接地的位置引入一个电阻,
12.5.4 下拉电阻
刚才我们在GND一侧放置的电阻就是“下拉电阻”,因为它接在下拉电路上。当开关未闭合时,这个电阻与“其他电路1”串联,与“其他电路2”并联。此时,可以忽略阻值很大的“其他电路2”,关注下拉电阻与“其他电路1”的分压关系。
在下方的电路仿真中,我们将下拉电阻替换为一个可调电阻器,“其他电路1”抽象为一个500kΩ的电阻。当前,下拉电阻的阻值为1kΩ,这时上方的500kΩ电阻几乎分走了所有电压,此时RST引脚上的电压为9.98mV。这个下拉效果非常强,可以称之为“强下拉”。
如果我们将可调电阻的阻值改为100kΩ,那么RST引脚的电压将变为1.423V。这种情况下,下拉效果较弱,不能完全将电压拉下来,可以称其为“弱下拉”。
如果将电路改为上拉电路,原理也是相同的。因此可以说,上拉/下拉电阻的阻值决定了上拉/下拉的强度。而且是阻值越小,拉动感越强。
经验上讲,我们可以给出下面的范围:
(1)强上拉/下拉电阻
阻值较小,通常在1kΩ到10kΩ之间。
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- 弱上拉/下拉电阻
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阻值较大,通常在10kΩ到100kΩ之间,当然也可以更高。
因此,一般来说,上拉/下拉电阻的常见阻值是10kΩ
作者:长久的梦