sonix單片機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)實(shí)例工程師多年經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

單片機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)一功能評(píng)估

1,先得了解MCU的功能及每一個(gè)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(fù)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(shí)是否要考慮做一些省電低功耗線路。

3,帶檢測(cè)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(duì)

測(cè)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(cè)，A/D通道轉(zhuǎn)

換需要一定的穩(wěn)定時(shí)間，在軟件設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)鐘源選擇位，而且根據(jù)所應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)所取得數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的處理。A/D轉(zhuǎn)換

在硬件設(shè)計(jì)方面的注意事項(xiàng)：信號(hào)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(hào)源輸入端。此外需保證A/D轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓的

穩(wěn)定，模擬地與數(shù)字地要分開或隔離。

4,操作時(shí)有多少個(gè)按鍵，能否采用跟其他I/O口復(fù)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(jī)的I/?？?。

5,輸出指示能否跟輸出控制I/O□復(fù)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(fù)載的正常輸出控制。

6,有無精確度要求較高的定時(shí)，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(fù)位電路的選取,I/O□不夠時(shí)能否采用內(nèi)部復(fù)位，芯片的上電復(fù)位時(shí)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(dòng)電路或直接采用I/O口

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

9,大電流負(fù)載輸出采用mos管，繼電器還是可控硅控制？當(dāng)輸出為可控硅時(shí)，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(shí)得考慮是否要用

到到同步信號(hào)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(shí)些交

流同步信號(hào)也可以做一些定時(shí)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(shí)應(yīng)該考慮到PCB布線，

輸入輸出保護(hù)電阻應(yīng)盡可能靠近I/O口。

11,確認(rèn)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(duì)空閑口的設(shè)置，空閑口一般設(shè)定為輸入上拉或輸出低電平。對(duì)ADCI/O通道，

應(yīng)用P4C0N的設(shè)定，可以避免I/O口的漏電流。對(duì)于不同的外部硬件電路，考慮

I/O的狀態(tài)設(shè)置，設(shè)定不當(dāng)，會(huì)有漏電流，特別注意上拉電阻的正確設(shè)定，若I/O

在outputlowlevel,又將pull-upenable會(huì)造成漏電，例如：VDD=5V會(huì)有約5V

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

睡眠時(shí)的靜態(tài)電流。此端口無上拉電阻。

13,跟軟件確認(rèn)軟件資源是否足夠。

輸入部分電路的設(shè)計(jì)

按鍵部分硬件電路部分應(yīng)用實(shí)例

普通獨(dú)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?yàn)閁1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(shí)讓U1第4腳維持在高電平狀態(tài)，采用S2接法時(shí)，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(shí)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(píng)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(jìn)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(shí)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(shí)按下的可能的前提下才能實(shí)現(xiàn)

加二極管的按鍵復(fù)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(fù)用3：

加電阻并聯(lián)型復(fù)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(jìn)會(huì)有亮度變化

加電阻的按鍵復(fù)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(fù)用在COM口上，但阻值要合適,要不就會(huì)有影響燈的亮度

采用移位寄存器的按鍵復(fù)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(shí)要考慮同時(shí)按下幾鍵時(shí)也能產(chǎn)生一個(gè)不同的電壓，且不能延伸太多按鍵

觸摸式按鍵：

在目前MCU應(yīng)用領(lǐng)域里，很多場(chǎng)合都離不開開關(guān)信號(hào)，這些開關(guān)信號(hào)的實(shí)現(xiàn)都是通過按鍵操

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

就是透過金屬觸點(diǎn)來得到開關(guān)信號(hào)，也正是這些共同點(diǎn)決定了機(jī)械式按鍵的應(yīng)用場(chǎng)合和使用壽

命。如在一些帶有油煙或腐蝕性氣體的應(yīng)用場(chǎng)合；另外，在很多小家電應(yīng)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(diǎn)，這些PVC膠隨著使用時(shí)間的增加也很容易損壞。因此，

目前市場(chǎng)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(yīng)型按鍵）。

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

應(yīng)人體的觸摸動(dòng)作。目前市場(chǎng)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(shí)

現(xiàn)兩種，在MCU+專用IC方案中，具有代表性的觸摸信號(hào)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(dú)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(qiáng)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(yīng)用場(chǎng)合這種方案顯得有些無能為力了。下面就從應(yīng)用的角度對(duì)采用獨(dú)立MCU方案開發(fā)感應(yīng)

型按鍵的原理進(jìn)行討論。

、感應(yīng)型按鍵的電氣原理

這種感應(yīng)型按鍵的實(shí)現(xiàn)原理是基于電容對(duì)高頻脈沖信號(hào)的耦合特性，通常稱該電容為耦合電

容。當(dāng)該耦合電容的容值發(fā)生改變時(shí)，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(hào)OSC經(jīng)過電容Cl耦合，再經(jīng)過電容C2濾波，這樣在K1點(diǎn)可以得到一直

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

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

電容C1并聯(lián)，最終就相當(dāng)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(diǎn)得到的直流信號(hào)也將隨之發(fā)生改變。當(dāng)人體接觸按鍵時(shí)，K1點(diǎn)的電

壓將降低。由MCU的AD□讀取K1點(diǎn)的電壓變化，便可知道按鍵與否。K1點(diǎn)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(hào)的頻率有關(guān)。在有些應(yīng)用中，由于

K1點(diǎn)的電壓變化太小，通常還會(huì)在K1點(diǎn)接一級(jí)放大器，這樣MCUAD口端的電平變化范圍將相應(yīng)

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

要增加一級(jí)放大電路。

針對(duì)上圖所示的參數(shù)下面將給出A點(diǎn)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(diǎn)的波形

人體觸摸時(shí)A點(diǎn)的波形

對(duì)于高頻脈沖的產(chǎn)生，通常都在幾百KHz,根據(jù)具體的應(yīng)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(yīng)用的需求，也可以采用該P(yáng)WM功能作為

高頻脈沖發(fā)生器。對(duì)于應(yīng)用中可能會(huì)出現(xiàn)按鍵數(shù)量超出MCU提供的AD通道數(shù)的情形，此時(shí)可以增加

一模擬開關(guān),如CD4051o

二、感應(yīng)型按鍵的軟件實(shí)現(xiàn)

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

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(shí)現(xiàn)中，應(yīng)充分考慮AD口信

號(hào)的正常波動(dòng)。其次，程序判斷按鍵與否的根據(jù)是AD口信號(hào)變化的大小，當(dāng)AD值負(fù)變化達(dá)到給定量

時(shí)，認(rèn)為有鍵按下；反之，AD值正變化達(dá)到給定量時(shí)，則認(rèn)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(yīng)確定一個(gè)基準(zhǔn)值，所有的變化

量都應(yīng)相對(duì)這個(gè)基準(zhǔn)值，一般情況下，在上電時(shí)應(yīng)將這個(gè)基準(zhǔn)值確定，或通過實(shí)驗(yàn)計(jì)算出一個(gè)基準(zhǔn)值

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

將兩者都考慮進(jìn)去。

在程序中應(yīng)充分考慮對(duì)AD值做數(shù)字濾波處理，常見的數(shù)字濾波如滑動(dòng)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(yīng)做好按鍵去抖動(dòng)的動(dòng)作，這是

任何形式的按鍵處理程序都應(yīng)考慮的。

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

這主要與程序編制有關(guān)。所以，關(guān)鍵的還是強(qiáng)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(yīng)電壓去改變輸入檢測(cè)口的電平做按鍵檢測(cè)，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(dǎo)電金屬片。在使用中得

看具體的導(dǎo)長度及機(jī)構(gòu)再調(diào)整C4及R3的值。

常見的單片機(jī)輸入部分線路模塊:

單級(jí)mic放大電路:

壓電陶瓷蜂鳴片聲控電路:

帶自動(dòng)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(dá)，，及燈光的電路，，具有低通及自動(dòng)增益控制功能

紅外對(duì)管對(duì)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(cè)失誤，及時(shí)進(jìn)入保護(hù)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(hào)處理IC。接收器對(duì)外只有3個(gè)引腳：Vcc、GND和1個(gè)脈沖信號(hào)輸出P0。與單片機(jī)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(hào)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(diǎn)：一是注意發(fā)射接收管的驅(qū)動(dòng)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(cè)線路:

AC2

三種常用可控硅控制同步信號(hào)的采集線路:

采用光耦生成的同步信號(hào)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(hào)的高低電平的占空比。

實(shí)用的交流信號(hào)采集電路:

103

%

62K1K

I/O4.7uF/5(

兩款實(shí)用的直流負(fù)載過流檢測(cè)電路:

+5_1

>R16XT

j4.7K104

GND

IC4

I/C

OPTOISO1

圖1圖2

輸出部分的設(shè)計(jì)

直流馬達(dá)控制:

單馬達(dá)小電流三極管驅(qū)動(dòng):

單馬達(dá)大電流MOS管驅(qū)動(dòng):

>

g

co/

L

n

o

z

寸

D2用于保護(hù)Q1,防止馬達(dá)大流后停止瞬間時(shí)產(chǎn)生的高壓反正電動(dòng)勢(shì)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(hù)了Q1

單馬達(dá)大電流三極管驅(qū)動(dòng):

電容c5可以防止馬達(dá)上產(chǎn)生的高頻雜波

帶過流檢測(cè)的三極管馬達(dá)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng):

馬達(dá)短路或電流過大時(shí)r33上的電壓會(huì)增加

普通三極管直流馬達(dá)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)：

繼電器控制馬達(dá)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng):

>

0

g

u:n

L

帶過流保護(hù)的馬達(dá)調(diào)速驅(qū)動(dòng)電路:

M1

馬達(dá)調(diào)速驅(qū)動(dòng)電路:

馬達(dá)調(diào)速正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電路:

24VDC

Q25

IRFZ44N

帶過流保護(hù)的馬達(dá)調(diào)速正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電路:

高電壓大電流混合型馬達(dá)調(diào)速驅(qū)動(dòng)電路:

：C1

冷光片驅(qū)動(dòng)電路:

MCU供電部分設(shè)計(jì)探討

在設(shè)計(jì)常用單片機(jī)系統(tǒng)中，電源的部分的設(shè)計(jì)占重要的地位，它對(duì)一個(gè)完整的產(chǎn)品能否設(shè)計(jì)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(shí)間的長短，帶負(fù)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(fù)載能力強(qiáng)，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(jī)供電。如下圖：

上圖中的U1在負(fù)載電流較大時(shí)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(jī)，但

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

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

該按負(fù)載的大小而定。負(fù)載大時(shí)可以采用容量較大的電容以確保電源波動(dòng)最小。

二、電容降壓

在設(shè)計(jì)常用單片機(jī)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(dāng)，不但達(dá)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(shè)Cl=2uF,

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

左右，限流電阻R1及負(fù)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(shí)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(yuǎn)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(duì)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(gè)結(jié)論：（1）在使用電源變壓器作整流電源時(shí)，當(dāng)電路中各項(xiàng)參數(shù)確定

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

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(fù)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(yīng)根據(jù)負(fù)載電流來選擇，比如負(fù)載電路需要9V工作電壓，負(fù)載平均電流為75毫

安，由于Id=0.62C1,可以算得Cl=1.2uF?？紤]到穩(wěn)壓管VD5的的損耗，C1可以取1.5uF,此時(shí)電源

實(shí)際提供的電流為Id=93毫安。

穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值應(yīng)等于負(fù)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(fù)載短路，但是當(dāng)負(fù)載完全開路時(shí)，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(yīng)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(shí)，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(huì)增加電能損耗，同時(shí)也會(huì)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(fù)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(dāng)受體積和成本等因素

的限制時(shí)，最簡單實(shí)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(yīng)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(fù)半

周時(shí)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(shí)際應(yīng)用時(shí)常

常采用的是圖2的所示的電路。當(dāng)需要向負(fù)載提供較大的電流時(shí)，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(huì)高于30伏，并且會(huì)隨負(fù)載電流的變化發(fā)生很大的波動(dòng)，這是因?yàn)?/p>

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(yīng)用場(chǎng)合。

電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先測(cè)定負(fù)載電流的準(zhǔn)確值，然后參考示例來選擇降壓電容器的容量。因?yàn)橥ㄟ^降

壓電容C1向負(fù)載提供的電流Io,實(shí)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(dāng)負(fù)載電流I。小于C1的充放電電流時(shí)，多余的電流就會(huì)流過穩(wěn)壓管,

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

應(yīng)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(shí)間內(nèi)泄放掉C1上的電荷。

應(yīng)用實(shí)例：

例1：

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

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(dòng)功能，在每次關(guān)機(jī)或停電時(shí)，必須得按下按鍵s3才能進(jìn)入工作，可以保證電

源在沒有按下開關(guān)時(shí)完全切斷電源，同時(shí)當(dāng)芯片損壞無輸出時(shí)也可以自切斷，達(dá)到保護(hù)作用，當(dāng)按下

鍵s3時(shí)，，qlO的b極為高電平，從而導(dǎo)通，使得q5也導(dǎo)能，控制ic上電工作，，從sw-on端輸

出一高電平來維持q5導(dǎo)通，放開s3時(shí)，，因有sw-on維持，電路進(jìn)入正常工作。停電時(shí)或按下s3

鍵時(shí)，sw-on停止輸出，此時(shí)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(fù)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(hù)。R17、D2、R18、R8組成檢測(cè)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(dāng)電池供電用于遙控器及一此耗電極小的的單片機(jī)產(chǎn)品中，在設(shè)計(jì)此類產(chǎn)品時(shí)應(yīng)以省電為主，應(yīng)

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(dòng)玩具類的產(chǎn)品應(yīng)該具有較好的抗瞬變電流性能。防止工作時(shí)因負(fù)載過大引起IC死機(jī)或不正常

復(fù)位。

應(yīng)用實(shí)例：

1.5V供電：

由于一般單片機(jī)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(shí)，電池電壓經(jīng)過Q2內(nèi)部保護(hù)二極管反回到輸入端。

如果負(fù)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(jī)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(dāng)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(fù)載時(shí)，單片機(jī)部分的電源可以采用RC,或LC降低電源紋波后再給單片機(jī)

供電。同時(shí)當(dāng)單片機(jī)不工作時(shí)盡可以

在電源兩端并上一大電容，這也可以對(duì)瞬間電流變化較大時(shí)起到一個(gè)緩沖作用。

5V以上供電

5V以上供電時(shí)，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(shí),

如沒有特殊要求，接近5V電壓時(shí)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(shí)可以將

靜態(tài)電流做到最小。

接近5V電壓時(shí)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(hù)的電源電路

一般MCU失控或死機(jī)時(shí)，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(huì)造成嚴(yán)

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(gè)頻率整

流濾波后用來控制繼電器，正常輸出時(shí)兩路同時(shí)輸出控制，當(dāng)MCU因不當(dāng)操作死機(jī)或損壞時(shí)，頻率無

輸出，控制繼電器處于關(guān)斷狀態(tài)，從而保護(hù)輸出失控.

交流市電控制

--抗干擾技術(shù)

我們?cè)谠O(shè)計(jì)一些用到可控硅控制輸出的產(chǎn)品時(shí)，經(jīng)常會(huì)碰到一些可控硅誤動(dòng)作的現(xiàn)

象，比如說：在MCU沒有輸出時(shí)也馬達(dá)會(huì)轉(zhuǎn)，燈泡會(huì)亮等。其實(shí)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(fù)載，在不斷開關(guān)電源時(shí)會(huì)產(chǎn)生一

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

此電路在每次上電時(shí)燈泡DS1總是會(huì)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(hào)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(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)峰值較

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

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(gè)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(duì)可控硅的控制

在用可控硅對(duì)交流市電控制中，主要注意以下幾個(gè)方面：

一，同步信號(hào)（弄不好都會(huì)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(hào)在交流周期中的位置，最好在交流零點(diǎn)選取.

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

以避免計(jì)算阻容產(chǎn)生的象移（PHASESHIFT）

2）同步信號(hào)要穩(wěn)定

二，控制信號(hào)

1）可控硅斷路時(shí)，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(dāng)三極管不導(dǎo)通時(shí)，可控硅的控制極（GATE）開路，當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)，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(hào)（GND）才能觸發(fā)可控硅導(dǎo)通。故在硬體設(shè)計(jì)

時(shí)一定要注意這兩點(diǎn)間的電平關(guān)系。

三，觸發(fā)點(diǎn)

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(diǎn)太

近處觸發(fā)可控硅，否則將會(huì)觸發(fā)不成功，換而言之，經(jīng)過可控硅的交流電一定不會(huì)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(jìn)入AUTO模式

一、加熱控制說明：（以下為自動(dòng)模式下）

1.當(dāng)溫度超過20℃都將不會(huì)加熱。

2.在溫度低于15℃的時(shí)候，有檢測(cè)到PIR信號(hào)的時(shí)候，將全功率加熱，直到?jīng)]有檢測(cè)PIR信號(hào)的時(shí)

延時(shí)4.5分鐘停止加熱。

3.在溫度在15-20℃之間的時(shí)候，當(dāng)檢測(cè)到PIR信號(hào)的時(shí)候?qū)⑷β始訜?.25分鐘，然后轉(zhuǎn)入中功率

加熱，當(dāng)沒有檢測(cè)到PIR信號(hào)時(shí)延時(shí)4.5分鐘停止加熱。。

4.在溫度低于15℃時(shí),有檢測(cè)到PIR信號(hào)時(shí)，將全功率加熱，當(dāng)溫度被加熱到15-20℃之間的時(shí)候,

將轉(zhuǎn)入上述3種模式運(yùn)行。

5.在溫度在15-20℃之間的時(shí)候。有檢測(cè)到PIR信號(hào)將全功率運(yùn)行2.25分鐘，在這期間當(dāng)溫度低于

15℃時(shí)將轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)入上述第2種模式運(yùn)行。

6.在溫度在15-20℃之間的時(shí)候。有檢測(cè)到PIR信號(hào)將全功率運(yùn)行2.25分鐘，然后轉(zhuǎn)入中功率加熱，

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

時(shí)，將進(jìn)行加熱（即上述第2中模式下運(yùn)行）。

二、照明燈控制說明：

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

三、按鍵功能說明：

1.遙控器共有5個(gè)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(dòng)鍵，上電默認(rèn)為自動(dòng)模式，當(dāng)HEAT和LIGHT被手動(dòng)修改過，按下此鍵將會(huì)把HEAT

和LIGHT都切換成自動(dòng)模式。

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

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

HEAT：加熱絲手動(dòng)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(dāng)使用了手動(dòng)控制加

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

左鍵CODING:與主板對(duì)碼按鍵，當(dāng)主板進(jìn)入對(duì)碼狀態(tài)時(shí)按下此鍵，聽到主板di-di--di的4聲短

響聲即對(duì)碼成功，此時(shí)遙控器才能對(duì)已經(jīng)對(duì)碼的主板進(jìn)行操作。在平時(shí)的狀態(tài)下按下按鍵，與其對(duì)碼

的主板會(huì)響應(yīng)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(huì)使和已經(jīng)和他對(duì)應(yīng)的主

板進(jìn)入對(duì)碼狀態(tài)，同時(shí)也會(huì)聽到主板di--di--的長響聲。

主板的ID按鍵：主板對(duì)碼鍵，按住此鍵3S會(huì)聽到主板di---di--的6聲的長響聲，此時(shí)主板進(jìn)入對(duì)

碼模式，根據(jù)上面的遙控器進(jìn)行對(duì)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(gè)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(gè)按鍵1S后，LEDR、G、

B同時(shí)閃爍(1HZ)。放開后則將當(dāng)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(gè)自鎖開關(guān)同時(shí)實(shí)現(xiàn)開關(guān)及切換模式功能

利用單片機(jī)實(shí)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(shí)現(xiàn)on/off,在5秒內(nèi)快速切換S1鍵，即可實(shí)現(xiàn)在模式切換功能

電路優(yōu)點(diǎn)：

省電、器作方便、同時(shí)可以減少機(jī)構(gòu)上的成本及電氣連接的設(shè)計(jì)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(gè)自鎖開關(guān)同時(shí)實(shí)現(xiàn)開關(guān)及切換模式功能

利用單片機(jī)實(shí)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(shí)現(xiàn)on/off,在5秒內(nèi)快速切換S1鍵，即可實(shí)現(xiàn)在模式切換功能

電路點(diǎn)：

省電、茬作方便、同時(shí)可以減少機(jī)構(gòu)上的成本及電氣連接的設(shè)計(jì)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(dāng)檢測(cè)到U2的第7腳跳變成低電平時(shí)，此時(shí)U2的

第2腳停止輸出，同時(shí)將U2進(jìn)入省電模式（這樣可以讓U