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。

            1. 弱上拉/下拉电阻

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

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