(2)复位电路的可靠性和抗干扰设计
微控制器复位端口的干扰主要来自电源和按钮传输线串入的噪声。这些噪声虽然不会完全导致系统复位,但有时会破坏CPU内的程序状态字的某些位的状态,对控制产生不良影响。以图4为例,电源噪声干扰过程如图5所示,其中u代表噪声源,为了分析方便起见,设u为阶跃扰动。图5中分别绘出了A点和B点的电压扰动波形。
图5电源阶跃扰动示意图
由图5可以看出,图5(a)实质上是个低通滤波环节(惯性滞后环节),对于脉宽小于3τ的干扰信号有很好的抑制作用;图5(b)实质上是个高通滤波环节(微分超前环节),对脉冲干扰没有抑制作用。由此可见,对于图4所示的两种复位电路,图5(a)的抗电源噪声的能力要优于图5(b)。但为了精简系统电路,在电路系统设计中,还是采用了图5(b)所示的复位电路。
4.1.2 振荡器电路设计
晶振设计是单片机系统设计的重要环节之一,通常可用两种方式产生单片机所需的时钟信号。一种为内部方式,主要利用单片机内部的反相器作振荡电路,具体接法如图6所示。
图6晶体振荡/陶瓷振荡电路
该方式利用外接晶体作定时单元。晶体的频率范围在112~12MHz之间任选。电阻RS用来防止晶振被过分驱动。
在晶体振荡下,电阻RF≈10MΩ。图中并联的两个小电容可在5~30pF之间选择,起频率微调的作用,当VDD》415V时,建议C1=C2≈30pF(C1为相位调节电容;C2为增益调节电容);另一种为外部方式,此方式的时钟源直接来自外部硬件电路(见图7)。对此电路来说,MCS-51系列单片机可使用已集成在片内的振荡器,亦可使用由TTL门电路构成的简单振荡器电路。由于内部时钟发生器是一个二分频的触发器,所以对外部振荡源要求不严,通常是产生112~12MHz的方波。当外接振荡器时,外部振荡信号从XTAL1端,即内部三相波形发生器的输入端输入,XTAL2端可浮空。
图7外部晶体振荡电路
图7所示为一种典型的外部并行谐振振荡电路。该电路主要应用晶体的基频来设计。其中,74AS04反相器用来实现振荡器所需的180°相移,417kΩ的电阻用来提供负反馈给反相器,10kΩ的电位器则用来提供偏压,从而使反相器74AS04工作在线性范围内。
图8外部串行谐振振荡电路
图8所示为一种典型的外部串行谐振振荡电路。该电路也是应用晶体的基频来设计。其中,74AS04反相器用来提供振荡器所需的180°相移,330Ω的电阻用来提供负反馈,同时偏置电压。
4.1.3 RC振荡
RC振荡适合于对时间精度要求不高的低成本应用。RC振荡频率随电源电压VDD、RC值及工作环境温度的变化而变化。
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