sonix單片機硬件電路設計實例工程師多年經(jīng)驗總結(jié)

單片機產(chǎn)品設計一功能評估

1,先得了解MCU的功能及每一個管腳的做用（輸入口還是輸出口或雙向口或是其他

特殊端口），確定用什么樣的電源輸入（變壓器或阻容降壓），有無大電流負載及一

些安規(guī)方面的要求，體積封裝大小有無規(guī)定。

2,采用電池供電時是否要考慮做一些省電低功耗線路。

3,帶檢測功能的產(chǎn)品是否用到A/D功能，有無必要用到一些精密參考源，主要針對

測量及充電電路，或是可否直接采用RC充放電線路來做模擬量檢測，A/D通道轉(zhuǎn)

換需要一定的穩(wěn)定時間，在軟件設計時需要作考量。為了保證每次A/D轉(zhuǎn)換的穩(wěn)

定與正確，最好在每次A/D轉(zhuǎn)換前都重新確定A/D轉(zhuǎn)換通道、A/D轉(zhuǎn)換分辨率、

A/D時鐘源選擇位，而且根據(jù)所應用場合對所取得數(shù)據(jù)進行合理的處理。A/D轉(zhuǎn)換

在硬件設計方面的注意事項：信號源要盡量與A/D轉(zhuǎn)換輸入端接近，而且要視芯

片輸入阻抗添加合適的電容并入信號源輸入端。此外需保證A/D轉(zhuǎn)換基準電壓的

穩(wěn)定，模擬地與數(shù)字地要分開或隔離。

4,操作時有多少個按鍵，能否采用跟其他I/O口復用來節(jié)少I/O口資源，按鍵是否

要采用喚醒功能，即采用帶有喚醒功能的I/O口，按鍵輸入可否采用矩陣掃描，

以便節(jié)省單片機的I/?？凇?/p>

5,輸出指示能否跟輸出控制I/O□復用，這樣也可以節(jié)省I/O口，但要考慮到輸出

電流的大小，不能影響負載的正常輸出控制。

6,有無精確度要求較高的定時，用來確定采用什么樣的振蕩源（晶振，陶振，外部

RC及MCU內(nèi)部RC）。

7,復位電路的選取,I/O□不夠時能否采用內(nèi)部復位，芯片的上電復位時間與系統(tǒng)電

壓上升速度，外部振蕩器頻率、種類及外部Reset電路造成的delay都有關(guān)聯(lián)。

8,有無顯示電路，是LED還是LCD,是否必要采用外掛驅(qū)動電路或直接采用I/O口

推動，一般采用I/O□推動的LCD,com口都采用1/2偏壓。直接用兩電阻分壓。

9,大電流負載輸出采用mos管，繼電器還是可控硅控制？當輸出為可控硅時，是否

采用共地或共電源控制，或是用直接耦合還是用光電耦合，同時得考慮是否要用

到到同步信號做一些調(diào)速、調(diào)光、調(diào)功率、調(diào)溫度等可調(diào)的控制功能（同時些交

流同步信號也可以做一些定時產(chǎn)品的參考）O

10,輸入盡可能放在同一I/O口，輸出放在同一I/O口，同時應該考慮到PCB布線，

輸入輸出保護電阻應盡可能靠近I/O口。

11,確認I/O口內(nèi)部有無上拉電阻，有些I/O口只能做單一的輸入且無上拉電阻。

12,對空閑口的設置，空閑口一般設定為輸入上拉或輸出低電平。對ADCI/O通道，

應用P4C0N的設定，可以避免I/O口的漏電流。對于不同的外部硬件電路，考慮

I/O的狀態(tài)設置，設定不當，會有漏電流，特別注意上拉電阻的正確設定，若I/O

在outputlowlevel,又將pull-upenable會造成漏電，例如：VDD=5V會有約5V

/100K=50uA漏電。一般采用內(nèi)部復位時，此端口直接接電源，可以減小MCU

睡眠時的靜態(tài)電流。此端口無上拉電阻。

13,跟軟件確認軟件資源是否足夠。

輸入部分電路的設計

按鍵部分硬件電路部分應用實例

普通獨立按鍵：

圖中SI、S2、S3為常用的三種按鍵，其中S3接在U1第4腳為低電平觸發(fā)腳有效，因為U1第

4腳內(nèi)部沒有上拉電阻，為單向輸入口，所以得在U1第4腳外面接一上拉電阻以確保在不按下按鍵

時讓U1第4腳維持在高電平狀態(tài)，采用S2接法時，為高電平觸發(fā)有效，因這顆IC內(nèi)部沒有下拉

電阻，所以得在U1第4腳外面接一下拉電阻以確保在不按下按鍵時讓U1第4腳維持在低電平狀態(tài),

S1因Ic內(nèi)部有上拉電阻，則不要外加器件。

U1

評C

Ivccl—1

VDDVSS

$R1―2

<100kXIN/M1.守U.U/INIU

XUU1/產(chǎn)1.2Hl.U

'"I---------

SW-PB

SN8P2501_8P

純按鍵矩陣描按鍵:

電路中掃描口都得為雙向的I/O口，如此電路是用電池供電需要省電功能（讓mcu進入睡眠模

式），則將C0M1、COM2或SEG□用到具有喚醒功能的I/O□即可。同時在功能上面要注意三角鍵

秒N/PAUSE

X匕D3

4148

二1D4

4148

S5-

—OO_TIME

這種情況要注意的是S5跟S3沒有同時按下的可能的前提下才能實現(xiàn)

加二極管的按鍵復用2：

.ED1,ED2LED3.ED4,ED5

LED1LED4LED7LED1(LED1：

___D3__D4__D5___D6___D7

/\IN414*\IN414闔\IN414僦\IN414*\IN4148

6S2jbS3」bS4」6S5jbS6

UVIIONISPEEClPOWERlTIME

加二極管的按鍵復用3：

加電阻并聯(lián)型復用：

上面的電路要吧節(jié)省i/。資源，但led不能太亮，，要不在按下按鍵進會有亮度變化

加電阻的按鍵復用:

.ED1,ED2.ED3.ED4,ED5

LED1LED4LED7LED1(LED1：I

R51H.j3H.j4H

220R

GQM3

LED2LED5LED8LED1-LED1

R6SUPI

220R

COM2

LED3LED6_ED1LED1!i

R7

220R

CQM1__

*R1R4

>3.9K3.9K

工SPEE飛CBPOWERITIME

上圖中按鍵同樣可以復用在COM口上，但阻值要合適,要不就會有影響燈的亮度

采用移位寄存器的按鍵復用:

PA3P/

PA2PA5

PA1PA6

PAOPA7

PB2OSC2

PB1/BZOSC1

PBO/BZVDD

VSSRES

PC0/INFFO1/TMR

采用A/D功能的按鍵:

電阻取值時要考慮同時按下幾鍵時也能產(chǎn)生一個不同的電壓，且不能延伸太多按鍵

觸摸式按鍵：

在目前MCU應用領(lǐng)域里，很多場合都離不開開關(guān)信號，這些開關(guān)信號的實現(xiàn)都是通過按鍵操

作實現(xiàn)。而傳統(tǒng)的按鍵應用最廣最普遍的就是機械式按鍵（或稱為B鍵），這一類按鍵的共同點

就是透過金屬觸點來得到開關(guān)信號，也正是這些共同點決定了機械式按鍵的應用場合和使用壽

命。如在一些帶有油煙或腐蝕性氣體的應用場合；另外，在很多小家電應用領(lǐng)域，也都是在模具

表面開孔，使用PVC膠來做按鍵觸摸點，這些PVC膠隨著使用時間的增加也很容易損壞。因此，

目前市場上出現(xiàn)了一種新型的按鍵輸入方式一一觸摸式按鍵（或稱感應型按鍵）。

顧名思義，這種按鍵輸入方式與傳統(tǒng)機械式按鍵不同，它不需要金屬觸點，取而代之的是感

應人體的觸摸動作。目前市場上常見的觸摸按鍵方案中，多為采用MU+專用IC以及只用MCU實

現(xiàn)兩種，在MCU+專用IC方案中，具有代表性的觸摸信號專用IC是英國昆騰（QUANTUM）公司的

QT系列IC,如QT1080就是帶有8路獨立觸摸按鍵輸入的處理芯片。但是使用MCU+專用IC方案

面臨的一大挑戰(zhàn)就是其抗干擾能力不強以及其成本較高的問題，也正是這一缺陷決定了在很多

MCU應用場合這種方案顯得有些無能為力了。下面就從應用的角度對采用獨立MCU方案開發(fā)感應

型按鍵的原理進行討論。

、感應型按鍵的電氣原理

這種感應型按鍵的實現(xiàn)原理是基于電容對高頻脈沖信號的耦合特性，通常稱該電容為耦合電

容。當該耦合電容的容值發(fā)生改變時，經(jīng)過該電容耦合得到的高頻脈沖的高電平幅值將發(fā)生改變。

如圖所示：

A

如圖所示，高頻信號OSC經(jīng)過電容Cl耦合，再經(jīng)過電容C2濾波，這樣在K1點可以得到一直

流信號；A點為按鍵電極連接點，電極的表面可以是一些如玻璃或塑料的絕緣物質(zhì)。當人體透過

電極表面的介質(zhì)觸摸按鍵時，此時人體、電極和這些介質(zhì)就等效成一個電容，該等效電容與耦合

電容C1并聯(lián)，最終就相當與改變了耦合電容的容值，從而經(jīng)由C1耦合得到的高頻脈沖的高電平

幅值就將發(fā)生變化，在K1點得到的直流信號也將隨之發(fā)生改變。當人體接觸按鍵時，K1點的電

壓將降低。由MCU的AD□讀取K1點的電壓變化，便可知道按鍵與否。K1點的電壓變化范圍一般

在幾十至一百毫伏范圍變化，這與電極表面的介質(zhì)和高頻信號的頻率有關(guān)。在有些應用中，由于

K1點的電壓變化太小，通常還會在K1點接一級放大器，這樣MCUAD口端的電平變化范圍將相應

變大。由于SONiX8bitMCU,至少提供12bit的AD,所以在采用SONiX8bitMCU開發(fā)時并不需

要增加一級放大電路。

針對上圖所示的參數(shù)下面將給出A點在人體觸摸前后的波形變化（電極表面的介質(zhì)為壓克力板X

人體觸摸前A點的波形

人體觸摸時A點的波形

對于高頻脈沖的產(chǎn)生，通常都在幾百KHz,根據(jù)具體的應用可以有不同的選擇。常見的電路形式有

采用NE555和CD4069：

通常SONiX的MCU都有提供至少一路PWM功能，根據(jù)應用的需求，也可以采用該PWM功能作為

高頻脈沖發(fā)生器。對于應用中可能會出現(xiàn)按鍵數(shù)量超出MCU提供的AD通道數(shù)的情形，此時可以增加

一模擬開關(guān),如CD4051o

二、感應型按鍵的軟件實現(xiàn)

從上述電氣原理的討論中，可以看出，到達MCUAD□的直流信號并不是十分理想的直流信號，

由于是經(jīng)由104電容濾波直接得到，其紋波系數(shù)很大，因此，在軟件的實現(xiàn)中，應充分考慮AD口信

號的正常波動。其次，程序判斷按鍵與否的根據(jù)是AD口信號變化的大小，當AD值負變化達到給定量

時，認為有鍵按下；反之，AD值正變化達到給定量時，則認為是按鍵彈起。

由于程序判定按鍵的根據(jù)是AD值的變化量，所以在程序中，還應確定一個基準值，所有的變化

量都應相對這個基準值，一般情況下，在上電時應將這個基準值確定，或通過實驗計算出一個基準值

保存在程序中，但后者隨著使用時間的增加，可能會出現(xiàn)基準值變化而導致按鍵失靈，最好的做法是

將兩者都考慮進去。

在程序中應充分考慮對AD值做數(shù)字濾波處理，常見的數(shù)字濾波如滑動平均值濾波和中位值濾波，

在此不討論具體的濾波算法，可以參考相關(guān)的書籍。止匕外，程序中還應做好按鍵去抖動的動作，這是

任何形式的按鍵處理程序都應考慮的。

通過以上對感應型按鍵的原理的討論重點在于如何使得整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，即抗干擾能力要強,

這主要與程序編制有關(guān)。所以，關(guān)鍵的還是強調(diào)程序處理。

一種簡易的接觸式觸摸電路：

直接采用人體感應電壓去改變輸入檢測口的電平做按鍵檢測，此電路穩(wěn)定性比較差，抗干擾能

力弱，但成本低，適用于一些要求不高的直流電路中。圖中的觸摸開關(guān)為一導電金屬片。在使用中得

看具體的導長度及機構(gòu)再調(diào)整C4及R3的值。

常見的單片機輸入部分線路模塊:

單級mic放大電路:

壓電陶瓷蜂鳴片聲控電路:

帶自動增益控制的隨音樂變化轉(zhuǎn)換電路:

120R

此電路可以適用于各種音樂控制馬達，，及燈光的電路，，具有低通及自動增益控制功能

紅外對管對射及反射控制線路:采用光遮斷器的光控線路:

o>

2.2mHg

uz

C108寸zn

寸

這樣可以防止光遮斷器損壞或受到外界干

擾而造成檢測失誤，及時進入保護狀態(tài)

紅外發(fā)射接收硬件電路:

紅外遙控的發(fā)射接收電路比較簡單，其中接收電路可以使用集成紅外接收器成品。接收器包括紅

外接收管和信號處理IC。接收器對外只有3個引腳：Vcc、GND和1個脈沖信號輸出P0。與單片機接

口非常方便，如圖所示。

①Vcc接系統(tǒng)的電源正極(+5V)；

②GND接系統(tǒng)的地線(0V)；

③脈沖信號輸出接CPU的中斷輸入引腳。采取這種連接方法，軟件解既可工作于查詢方式，也可

工作于中斷方式。

但需要注意的兩點：一是注意發(fā)射接收管的驅(qū)動電流；二是要注意接收部分的濾波措施，上圖中C2

就是用做穩(wěn)定輸出波形，但注意C2不可太大。

單管簡易式低電壓偵測線路:

AC2

三種常用可控硅控制同步信號的采集線路:

采用光耦生成的同步信號線路:

尸]

NU1

>79L05

D

120AC/60HZGN53Ip4

'22UF/1671-04

O宗:104

>

4>OUTA>

3>ACL>

QIJTR?U2

2>SYN

1yA^N$

4HEADER

R2PC817

68K

U3

cr

F^3^___QUI

cPC817560R

xz

Vcc一般真接從交流端直接整流然后采用電阻降壓再穩(wěn)壓得到。+5伏則是變壓器供給,

調(diào)整R6,R5,可以改變同步信號的高低電平的占空比。

實用的交流信號采集電路:

103

%

62K1K

I/O4.7uF/5(

兩款實用的直流負載過流檢測電路:

+5_1

>R16XT

j4.7K104

GND

IC4

I/C

OPTOISO1

圖1圖2

輸出部分的設計

直流馬達控制:

單馬達小電流三極管驅(qū)動:

單馬達大電流MOS管驅(qū)動:

>

g

co/

L

n

o

z

寸

D2用于保護Q1,防止馬達大流后停止瞬間時產(chǎn)生的高壓反正電動勢擊穿Q1,使此電壓直接通過D2流

至電源通過電源內(nèi)阻到地，，從而保護了Q1

單馬達大電流三極管驅(qū)動:

電容c5可以防止馬達上產(chǎn)生的高頻雜波

帶過流檢測的三極管馬達正反轉(zhuǎn)驅(qū)動:

馬達短路或電流過大時r33上的電壓會增加

普通三極管直流馬達正反轉(zhuǎn)驅(qū)動：

繼電器控制馬達正反轉(zhuǎn)驅(qū)動:

>

0

g

u:n

L

帶過流保護的馬達調(diào)速驅(qū)動電路:

M1

馬達調(diào)速驅(qū)動電路:

馬達調(diào)速正反轉(zhuǎn)驅(qū)動電路:

24VDC

Q25

IRFZ44N

帶過流保護的馬達調(diào)速正反轉(zhuǎn)驅(qū)動電路:

高電壓大電流混合型馬達調(diào)速驅(qū)動電路:

：C1

冷光片驅(qū)動電路:

MCU供電部分設計探討

在設計常用單片機系統(tǒng)中，電源的部分的設計占重要的地位，它對一個完整的產(chǎn)品能否設計成功

起了決定性的做用。其內(nèi)容涉及：產(chǎn)品成本的高低，產(chǎn)品的體積，重量，供電時間的長短，帶負載能

力，抗干擾能力，以及穩(wěn)定性等。

常見的電源穩(wěn)壓類的IC有:KIA7045,78L05,L7805,L79L05C,MAX873,6601D,Aicl628,AIC1734,

AIC1742,BL8505,C310,CJ43LTL431A/B/C,LM317,H34063A,m62216e,NCP1200,L9552,HT7136,

HT7544,KIA7045ap,pqO5dz51,R1210Nxx,SC1OXXAZ,SC431XXAZ,sc803,SC1O33AZ,XC6371,

xc6383,BL8505等。

一、變壓器降壓

此類型的電路主要是帶負載能力強，DC踉AC完全隔離，但體積較大，成本較高。AC電源先

經(jīng)變壓器降壓后再做一些整流濾波及穩(wěn)壓，再給單片機供電。如下圖：

上圖中的U1在負載電流較大時可以采有L7805或其它電流較大的穩(wěn)壓器件,5V電壓供單片機，但

是要注意的是單片機的電源盡量不要跟大負載的電源共在一起，比如說大流的馬達，功放，及閃燈等,

以防止這些負載在工作時產(chǎn)生的大電流引響單片機的正常工作，盡量讓單片機的電源穩(wěn)定。C3,C4應

該按負載的大小而定。負載大時可以采用容量較大的電容以確保電源波動最小。

二、電容降壓

在設計常用單片機系統(tǒng)中，為了減小體積、降低成本，往往采用電容降壓的方法代替笨重的電源

變壓器。采用電容降壓方法如元器件選擇不當，不但達不到降壓要求，還有可能造成電路損壞。最簡

單的電容降壓直流供電電路及其等效電路如圖1,Cl為降壓電容，一般為0.33?3.3UF。假設Cl=2uF,

其容抗XCL=l/（2PI*fCl）=1592。由于整流管的導通電阻只有幾歐姆，穩(wěn)壓管VS的動態(tài)電阻為10歐姆

左右，限流電阻R1及負載電阻RL一般為100?200,而濾波電容一般為100uF?1000uF,其容抗非常小，

可以忽略。若用R代表除C1以外所有元器件的等效電阻，可以畫出圖2的交流等效電路。同時滿足

了XC1>R的條件,所以可以畫出電壓向量圖。

由于R甚小于XC1,R上的壓降VR也遠小于C1上的壓降，所以VC1與電源電壓V近似相等，即

VC1=V。根據(jù)電工原理可知：整流后的直流電流平均值Id,與交流電平均值I的關(guān)系為Id=V/XCl。若

C1以UF為單位，則Id為毫安單位，對于22V,50赫茲交流電來說，可得到Id=0.62C1。

由此可以得出以下兩個結(jié)論：（1）在使用電源變壓器作整流電源時，當電路中各項參數(shù)確定

以后，輸出電壓是恒定的，而輸出電流Id則隨負載增減而變化；（2）使用電容降壓作整流電路時，

由于Id=0.62Cl,可以看出，Id與C1成正比，即C1確定以后，輸出電流Id是恒定的，而輸出直流電

壓卻隨負載電阻RL大小不同在一定范圍內(nèi)變化。RL越小輸出電壓越低，RL越大輸出電壓也越高。

C1取值大小應根據(jù)負載電流來選擇，比如負載電路需要9V工作電壓，負載平均電流為75毫

安，由于Id=0.62C1,可以算得Cl=1.2uF。考慮到穩(wěn)壓管VD5的的損耗，C1可以取1.5uF,此時電源

實際提供的電流為Id=93毫安。

穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值應等于負載電路的工作電壓，其穩(wěn)定電流的選擇也非常重要。由于電容降壓

電源提供的的是恒定電流，近似為恒流源，因此一般不怕負載短路，但是當負載完全開路時，R1及

VD5回路中將通過全部的93毫安電流，所以VD5的最大穩(wěn)定電流應該取100毫安為宜。由于RL與VD5

并聯(lián)，在保證RL取用75毫安工作電流的同時，尚有18毫安電流通過VD5,所以其最小穩(wěn)定電流不得

大于18毫安，否則將失去穩(wěn)壓作用。

限流電阻取值不能太大，否則會增加電能損耗，同時也會增加C2的耐壓要求。如果是Rl=100

歐姆，R1上的壓降為9.3V,則損耗為0.86瓦,可以取100歐姆1瓦的電阻。

濾波電容一般取100微法到1000微法，但要注意其耐亞的選擇.前已述及,負載電壓為9V,R1上

的壓降為9.3V,總降壓為18.3V,考慮到留有一定的余量，因此C2耐壓取25V以上為好。

將交流市電轉(zhuǎn)換為低壓直流的常規(guī)方法是采用變壓器降壓后再整流濾波，當受體積和成本等因素

的限制時，最簡單實用的方法就是采用電容降壓式電源。如下圖：

Ifz

電容降壓式電源是一種非隔離電源，在應用上要特別注意隔離，防止觸電。

電容降壓式簡易電源的基本電路如圖1,C1為降壓電容器，D2為半波整流二極管，D1在市電的負半

周時給C1提供放電回路，D3是穩(wěn)壓二極管，R1為關(guān)斷電源后C1的電荷泄放電阻。在實際應用時常

常采用的是圖2的所示的電路。當需要向負載提供較大的電流時，可采用圖3所示的橋式整流電路。

整流后未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電壓一般會高于30伏，并且會隨負載電流的變化發(fā)生很大的波動，這是因為

此類電源內(nèi)阻很大的緣故所致，故不適合大電流供電的應用場合。

電路設計時，應先測定負載電流的準確值，然后參考示例來選擇降壓電容器的容量。因為通過降

壓電容C1向負載提供的電流Io,實際上是流過Cl的充放電電流Ic。Cl容量越大，容抗Xc越小，則

流經(jīng)C1的充、放電電流越大。當負載電流I。小于C1的充放電電流時，多余的電流就會流過穩(wěn)壓管,

若穩(wěn)壓管的最大允許電流Idmax小于Ic-Io時易造成穩(wěn)壓管燒毀。.為保證C1可靠工作，其耐壓選擇

應大于兩倍的電源電壓。泄放電阻R1的選擇必須保證在要求的時間內(nèi)泄放掉C1上的電荷。

應用實例：

例1：

此電用可以同時產(chǎn)生三組電壓狀態(tài)用于單片機供電及輸出的繼電器驅(qū)動

C2D2±5.

I?TL?*

>

0

g2UF/400V1N4007

eT立

、1.?—"iC3上C4公04

寸R1330K

u.n辛。,=5.1V/0.5W

L31N40CT

-0

0.2470UF/25V470UF/16

D3.

120V/8A-1212V/0.5W+2

例2:

米用集成穩(wěn)壓及穩(wěn)壓管雙極穩(wěn)壓,

例3：

此電源電路具有軟起動功能，在每次關(guān)機或停電時，必須得按下按鍵s3才能進入工作，可以保證電

源在沒有按下開關(guān)時完全切斷電源，同時當芯片損壞無輸出時也可以自切斷，達到保護作用，當按下

鍵s3時，，qlO的b極為高電平，從而導通，使得q5也導能，控制ic上電工作，，從sw-on端輸

出一高電平來維持q5導通，放開s3時，，因有sw-on維持，電路進入正常工作。停電時或按下s3

鍵時，sw-on停止輸出，此時必需得重新按下s3,ic才能上電工作。

D2

IN4148

3.9uF

D9

R28

IN4007100K

F3

Z10N241K

例4:

例5:

R7

例6

例7

電阻降壓效率低，輸出電流較小，發(fā)熱厲害，但體積較小，適用于一些負載較小及體積較小的產(chǎn)品

電阻R1為降壓電阻，采用半波整流。

注：此電路具有可硅短路指示，及發(fā)熱絲短路、開路保護。R17、D2、R18、R8組成檢測電路。

例2:

.0

60

U8

、F

52

V0

P2.2------JP2.3

P2.1P2.4

P2.0P2.5

VDDVSS

XIN/P1.3PO.O/INTO

X0UT/P1.2P1.0

VPP/RST/P1.1P5.4/PWM0/BZ0

四、電池供電

當電池供電用于遙控器及一此耗電極小的的單片機產(chǎn)品中，在設計此類產(chǎn)品時應以省電為主，應

將靜態(tài)電流控制在最小，盡可能的不要使用升降壓電路，直接使用L5V*2或1.5V*3的方式供電，若

是電動玩具類的產(chǎn)品應該具有較好的抗瞬變電流性能。防止工作時因負載過大引起IC死機或不正常

復位。

應用實例：

1.5V供電：

由于一般單片機都在2.2-5.5V之間工作，所以得采用DC/DC方式供電，常見的有三種電壓:3V,3.3V,5V

外置開關(guān)管：

S1U1

VBON/OFF/MODE..

1-XCA^72R

l

Qni

Zox

0

>山

——BT1

--1.5V幺C1

-1-476Q1

XP161A1355PR4J-.C1

—1-476

內(nèi)置開關(guān)管:

寸coCM1-

8888

+3V^

￡1aps>7”

PCW-IN

DATA

S2

1C1MCTCR

CCM2

。CM1RCCMO

上圖中的D2主要是為了防止在外接電源斷開時，電池電壓經(jīng)過Q2內(nèi)部保護二極管反回到輸入端。

如果負載電流較小也可以采用內(nèi)置開關(guān)管的，輸出電壓在3-5V都可以，主要是看單片機有沒有跟其

它一些電壓的電路做連接，比如說電路中有一3.6V的2.4G的RF模塊，那當然用3.6V的DC/DC那是

最好的。此類電路不宜做一些瞬間電流太大的產(chǎn)品。

3-5V供電

直接供電，如有較大負載時，單片機部分的電源可以采用RC,或LC降低電源紋波后再給單片機

供電。同時當單片機不工作時盡可以

在電源兩端并上一大電容，這也可以對瞬間電流變化較大時起到一個緩沖作用。

5V以上供電

5V以上供電時，盡可能的采用低功耗、低壓差的降壓組件如ht7130,ht7550等，在1.5V*4時,

如沒有特殊要求，接近5V電壓時也可以采用一壓降為0.7V二極管降壓，這樣在電路不工作時可以將

靜態(tài)電流做到最小。

接近5V電壓時可以用下圖接法:

C5

16V/220U

此電路利用二極管的0.7v壓降將6v電壓降壓到5.3v

遙控器用12V降到5V并具有按鍵喚醒功能接法:

具有MCU失控保護的電源電路

一般MCU失控或死機時，I/O口狀態(tài)不定，有可能為高電平也有可能為低電平，這樣有可能會造成嚴

重后果，此電路采用兩路輸出做控制，一路直接采用高低電平控制，另一路利用MCU產(chǎn)生一個頻率整

流濾波后用來控制繼電器，正常輸出時兩路同時輸出控制，當MCU因不當操作死機或損壞時，頻率無

輸出，控制繼電器處于關(guān)斷狀態(tài)，從而保護輸出失控.

交流市電控制

--抗干擾技術(shù)

我們在設計一些用到可控硅控制輸出的產(chǎn)品時，經(jīng)常會碰到一些可控硅誤動作的現(xiàn)

象，比如說：在MCU沒有輸出時也馬達會轉(zhuǎn)，燈泡會亮等。其實這種現(xiàn)像的產(chǎn)生多數(shù)是

由于電源部分本身的干擾引起的！電路中的一些感性負載，在不斷開關(guān)電源時會產(chǎn)生一

些反向電動勢，及電源開關(guān)通斷時產(chǎn)生的高峰值的雜訊。以下圖為例：

此電路在每次上電時燈泡DS1總是會閃爍一次，無規(guī)律性的，經(jīng)檢查，在MCU的輸出端并沒有

信號輸出，后經(jīng)分析，懷疑可能是電源電路中有一變壓器在不斷開關(guān)電源時會產(chǎn)生一個峰值較

高反向電動勢所造成的，將變壓器斷開后再測，發(fā)現(xiàn)閃爍的情況比原不好了不少，只是偶爾會

有一兩次，但是這樣還是不能符合客人要還需，最后沒辦法了，在電源輸入端并上一個0.1UF吸收電

容后，接上變壓器一切搞定!如下圖所示：

T1U1

交流市電控制

一一MCU對可控硅的控制

在用可控硅對交流市電控制中，主要注意以下幾個方面：

一，同步信號（弄不好都會產(chǎn)生不均勻的斬波，控制白熾燈表現(xiàn)為燈閃）

1）清楚同步信號在交流周期中的位置，最好在交流零點選取.

在一些阻容降壓對MCU供電電路中，最好直接在交流電源兩端取同步信號（過零點）,

以避免計算阻容產(chǎn)生的象移（PHASESHIFT）

2）同步信號要穩(wěn)定

二，控制信號

1）可控硅斷路時，可控硅控制極（GATE）最好是開路，沒有開極的MCU可加如下電路:

IACL

ACIN1

55K

3^4148

FromMCU

ACIN2-[FromMCUI

IACN1K

當三極管不導通時，可控硅的控制極（GATE）開路，當三極管導通時，可控硅的控

制極（GATE）接地。

2）只有上圖的GND與可控硅的T1（圖中ACINI）為參考有電平差（如97A6和BT136則

6加電平等于或低于人口2）,該信號（GND）才能觸發(fā)可控硅導通。故在硬體設計

時一定要注意這兩點間的電平關(guān)系。

三，觸發(fā)點

由于可控硅的T1與T2兩端要有一定的電壓才能被觸發(fā)，故不能在離交流電零點太

近處觸發(fā)可控硅，否則將會觸發(fā)不成功，換而言之，經(jīng)過可控硅的交流電一定不會100%

全波的。

常見可控硅控制電路:

<HOTI

R26

39R

RI

N-

HE1

120W

常用產(chǎn)品電路

加熱器

上電系統(tǒng)進入AUTO模式

一、加熱控制說明：（以下為自動模式下）

1.當溫度超過20℃都將不會加熱。

2.在溫度低于15℃的時候，有檢測到PIR信號的時候，將全功率加熱，直到?jīng)]有檢測PIR信號的時

延時4.5分鐘停止加熱。

3.在溫度在15-20℃之間的時候，當檢測到PIR信號的時候?qū)⑷β始訜?.25分鐘，然后轉(zhuǎn)入中功率

加熱，當沒有檢測到PIR信號時延時4.5分鐘停止加熱。。

4.在溫度低于15℃時,有檢測到PIR信號時，將全功率加熱，當溫度被加熱到15-20℃之間的時候,

將轉(zhuǎn)入上述3種模式運行。

5.在溫度在15-20℃之間的時候。有檢測到PIR信號將全功率運行2.25分鐘，在這期間當溫度低于

15℃時將轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)入上述第2種模式運行。

6.在溫度在15-20℃之間的時候。有檢測到PIR信號將全功率運行2.25分鐘，然后轉(zhuǎn)入中功率加熱，

當在中功率加熱的時候溫度高于20℃的時候?qū)⒅泄β世^續(xù)加熱，當在中功率加熱時溫度低于15℃

時，將進行加熱（即上述第2中模式下運行）。

二、照明燈控制說明：

LIGHT上電延時8秒響應，在自動模式下光線強度到500LUX開，到70LUX關(guān)。

三、按鍵功能說明：

1.遙控器共有5個按鍵并具有有省電功能

，分別為AUTO、LIGHT、HEAT、以及電池蓋里面的左鍵CODING和右鍵WEAVE，和主板上的ID

鍵，其功能是：

AUTO:自動鍵，上電默認為自動模式，當HEAT和LIGHT被手動修改過，按下此鍵將會把HEAT

和LIGHT都切換成自動模式。

LIGHT：照明燈手動控制按鍵，按一下切換一次，在亮…熄狀態(tài)之間切換。當使用了手動控制照明燈，

此時照明燈就不在自動模式。必須按下AUTO鍵才能轉(zhuǎn)入自動模式。

HEAT：加熱絲手動控制按鍵，按一下切換一次，在加熱一笑斷狀態(tài)之間切換。當使用了手動控制加

熱絲，此時加熱絲就不在自動模式。必須按下AUTO鍵才能轉(zhuǎn)入自動模式。

左鍵CODING:與主板對碼按鍵，當主板進入對碼狀態(tài)時按下此鍵，聽到主板di-di--di的4聲短

響聲即對碼成功，此時遙控器才能對已經(jīng)對碼的主板進行操作。在平時的狀態(tài)下按下按鍵，與其對碼

的主板會響應4聲di-di的短響聲。

右鍵WEAVE:與左鍵CODING組合按鍵，按住左鍵再按住右鍵不放3S將會使和已經(jīng)和他對應的主

板進入對碼狀態(tài)，同時也會聽到主板di--di--的長響聲。

主板的ID按鍵：主板對碼鍵，按住此鍵3S會聽到主板di---di--的6聲的長響聲，此時主板進入對

碼模式，根據(jù)上面的遙控器進行對碼操作。

電路圖如下：

P1.2IIfSHT

P1.31%

P0.0/INT0

P1.5/RST/VPPXOUT/P1.4

VDD

C1120P~

P5.5

P5.3P5.4/BZ0/PWM0

CON4SENSORSN8P2602

vcc

WP

SCL

SDA

24001

10V47UF

汽車用閃燈

DC13.5V供電；

1.R、G、B三路輸出;

2.S1為模式切換鍵，每按一次切換一下模式；共24個模式.

3.S2為監(jiān)視燈開關(guān)(按下開，彈上關(guān))；

4.S3-S6為四組記憶按鍵，在任意模式工作狀態(tài)，長按其中一個按鍵1S后，LEDR、G、

B同時閃爍(1HZ)。放開后則將當前的模式記憶下來，再按一下此鍵即可調(diào)出存入的

模式，再次按模式鍵，則從此模式一直往下切換。

5.有斷電記憶功能。

大功率LED手電筒?降壓型

功能說明：

大電流恒流功能

單個自鎖開關(guān)同時實現(xiàn)開關(guān)及切換模式功能

利用單片機實現(xiàn)各種發(fā)光模式

3.7-8.4V供電

操作說明：

單次按下S1鍵可以實現(xiàn)on/off,在5秒內(nèi)快速切換S1鍵，即可實現(xiàn)在模式切換功能

電路優(yōu)點：

省電、器作方便、同時可以減少機構(gòu)上的成本及電氣連接的設計難度

附圖：

大功率LED手電筒?升壓型

功能說明：

大電流恒流功能

單個自鎖開關(guān)同時實現(xiàn)開關(guān)及切換模式功能

利用單片機實現(xiàn)各種發(fā)光模式

單節(jié)1.5V電池供電

操作說明：

單次按下S1鍵可以實現(xiàn)on/off,在5秒內(nèi)快速切換S1鍵，即可實現(xiàn)在模式切換功能

電路點：

省電、茬作方便、同時可以減少機構(gòu)上的成本及電氣連接的設計難度

附圖：

腳電壓由于電阻R1的放電而快速跳變成低電平，而U2則有防反向放電二極管D3及

C2的電壓保持的做用而正常工作，當檢測到U2的第7腳跳變成低電平時，此時U2的

第2腳停止輸出，同時將U2進入省電模式（這樣可以讓U