2015-07-31 15:46:06 liangsir_l 阅读数 5150
  • 单片机到底是个什么东西-1.2.第1季第2部分

    本课程是《朱有鹏老师单片机完全学习系列课程》第1季第2个课程,用通俗易懂的语言讲了很多和单片机有关的技术概念,如CPU、ROM、RAM、外设、电路板、软件硬件工作的差别等。目的是希望大家在轻松愉悦的氛围中对单片机加深认识。

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①PCON       

电源管理寄存器在特殊功能寄存器(SFR)中,字节地址为87H,不能位寻址。PCON用来管理单片机的电源部分,包括上电复位检测、掉电模式等。单片机复位时PCON全部被清0。

位序号 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
位符号 SMOD SMOD0 LVDF P0F GF1 GF0 PD IDL

      SMOD ---该位与串口通信波特率有关

        SMOD=0;串口方式1,2,3时,波特率正常;

        SMOD=1;串口方式1,2,3时,波特率加倍;

      SMOD0,LVDF,P0F----这三位是STC单片机特有的功能,其他型号单片机未保留

      GF1,GF0----两个通用工作标志位,用户可以自由使用

      PD---掉电模式设定位

      PD=0;单片机进入正常工作状态。

      PD=1;单片机进入掉电模式,可由外部中断低电平触发或下降沿触发或者硬件复位模式唤醒

     IDL----空闲模式设定位

      IDL=0;单片机处于正常工作状态。

      IDL=1;单片机进入空闲模式,除CPU不工作外,其余仍继续工作,在空闲模式下可由任一个中断或硬件复位唤醒

②掉电模式和空闲模式对比

空闲模式

      当单片机进入空闲模式时,除CPU处于休眠状态外,其余硬件全部处于活动状态,芯片中程序未涉及到的数据存储器和特殊功能寄存器中的数据在空闲模式期间都将保持原值。但假若定时器正在运行,那么计数器寄存器中的值还将会增加。单片机在空闲模式下可由任一个中断或硬件复位唤醒,需要注意的是,使用中断唤醒单片机时,程序从原来停止处继续运行,当使用硬件复位唤醒单片机时,程序将从头开始执行。 
      让单片机进入空闲模式的目的通常是为了降低系统的功耗,举个很简单的例子,大家都用过数字万用表,在正常使用的时候表内部的单片机处于正常工作模式,当不用时,又忘记了关掉万用表的电源,大多数表在等待数分钟后,若没有人为操作,它便会自动将液晶显示关闭,以降低系统功耗,通常类似这种功能的实现就是使用了单片机的空闲模式或是掉电模式。以STC89系列单片机为例,当单片机正常工作时的功耗通常为4mA~7mA,进入空闲模式时其功耗降至2mA,当进入掉电模式时功耗可降至0.1μA以下。

掉电模式

        当单片机进入掉电模式时,外部晶振停振、CPU、定时器、串行口全部停止工作,只有外部中断继续工作。使单片机进入休眠模式的指令将成为休眠前单片机执行的最后一条指令,进入休眠模式后,芯片中程序未涉及到的数据存储器和特殊功能寄存器中的数据都将保持原值。可由外部中断低电平触发或由下降沿触发中断或者硬件复位模式换醒单片机,需要注意的是,使用中断唤醒单片机时,程序从原来停止处继续运行,当使用硬件复位唤醒单片机时,程序将从头开始执行。

       之前在使用用液晶显示器和单片机模拟打地鼠有戏等简单位图游戏,要实现游戏“暂停”的功能,则需要单片机进入掉电模式,保持RAM和SFR,外部中断电平触发唤醒:

        代码如下:

void int0 () interrupt 0
{
     /*
      *外部中断零,电平触发模式
      */
      IE0=0;//软件清零
      delay();//防抖动,延迟100-300ms
      
       if( 0x02==pp )
       {
              pp=0;//标志位
              PCON=0x02;//进入掉电模式
       }
        else
              pp=0x02;
              //为下次进入掉电模式做准备
}
    设计编程思想:标志位

2018-03-08 10:26:36 tyaolxh 阅读数 358
  • 单片机到底是个什么东西-1.2.第1季第2部分

    本课程是《朱有鹏老师单片机完全学习系列课程》第1季第2个课程,用通俗易懂的语言讲了很多和单片机有关的技术概念,如CPU、ROM、RAM、外设、电路板、软件硬件工作的差别等。目的是希望大家在轻松愉悦的氛围中对单片机加深认识。

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  电力供应继续提供新功能来提高效率,安全,和可管理性要求通信、工业和医疗应用程序。越来越多的单片机是一个关键因素在这些智能电源和实现大范围的控制,传感和管理功能。看一些更先进的单片机的硬件特性和方式简化智能电源的设计将是有用的任何硬件设计师和嵌入式系统一起工作。

  本文将介绍一些关键的单片机特性解决智能电源需求的嵌入式设计者。控制电源的启动条件是一个明显的需求,但传感、日志记录和交流电源操作也许是单片机功能的地方是最好的应用。


  可靠性、安全性和效率

  今天的可靠性、安全性和效率是关键客户问题对于大多数电源子系统。然而,这些需求经常冲突与传统的低成本的关切,小板空间、易于设计。使用先进的单片机作为智能电源控制器的设计可以帮助减轻一些冲突来创建一个更优化的设计。现代单片机包重大董事会功能在一个小空间,小成本和可用性的参考设计,代码示例,开发平台大大简化实现。

  通常单片机需要一些外部支持设备来完成设计。找到正确的合适的单片机和外部设备是有效实现的关键。快速浏览一些重要的芯片上的单片机功能和一些常见的外部设备,有效地与一个单片机将指引你走向自己的设备选择一种有效的实现基于定制需求。

  最重要的趋势之一,帮助位置单片机作为高效电源控制器的开发标准接口内部电源的应用程序。例如,I2C的进化和SPI总线作为单片机外围设备行业标准使得很容易“构建”常见的子系统和杠杆标准司机和更高级的软件功能。闪光的记忆,数模转换器、数模转换器、温度,电压,和电流传感器都可以共享一个共同的SPI和I2C总线,从而减少引线数要求,简化软件设计。

  电源管理总线或PMBus是另一个行业标准串行接口和电源控制了。这车是基于I2C标准但包括一些feature-specific功能来简化通信常见的元素,如测量电流供应水平,电压水平,温度,风扇速度。公共汽车使DC / DC控制器的发展,监管机构,和接口设备,大大增加的潜在情报用于单片机电源子系统。一些PMBus-oriented直流/直流控制器和监管者的例子从线性技术(如LTC3883)下面的图1所示。

  PMBus线性图技术


  图1:线性技术PMBus框图。(由凯利讯半导体)

  还有各种直流/直流控制器和监管者,线性也DC1613 PMBus控制器,显示在图1的左上角。这个接口直接塞到一个笔记本和一个SMBus连接器。结合使用时,可以使用LTC LTPowerPlay软件部分提供快速测试和配置PMBus设备加快系统开发。DC1778A LTC也提供了一个评估工具,可以用来探索使用像LTC3883 PMBus-based直流/直流控制器。

  大多数现代单片机直接支持PMBus标准,这使得它容易实现所需的情报高级电源子系统。例如,NXP LPC11xx单片机串行外围控制器,可以实现PMBus和应用注一解释如何实现PMBus软件栈。寻找这些类型的资源,简化代码在超速用于单片机实现发展是无价的。

  除了芯片上的PMBus支持,其他一些常见的电源需求可以帮助驱动您选择的MCU控制器。通常脉冲宽度调制,或PWM,技术用于控制电压和/或电流在智能电源设计。例如,为当前控制MOSFET开关的“on time”设置任务周期通常是使用一个pwm的计时器外围设备,这样MCU就不必花费大量的CPU周期来管理MOSFET控制输出。一些MCUs有芯片模数转换器和数模转换器,这些转换器在感知温度和控制模拟外设的电压方面非常有用。当想要跟踪power子系统性能时,快速存储非易失性数据的能力是另一个有用的功能。图2中所示的Renesas RL78单片机是现代单片机的一个例子,它具有许多目前识别的芯片功能。大量的计时器,PWM功能,芯片数据闪存,模数转换器,以及支持PMBus的串行接口都可以用于智能电源设计。

  Renesas RL78单片机的框图。


  图2:Renesas RL78 MCU方框图。

  Renesas还提供了一个应用程序说明和示例代码,演示了如何为RL78/I1A实现PMBus。示例代码展示了如何在I2C串行接口上支持PMBus传输/接收。代码在C中可用,示例使用Renesas CubeSuite+ IDE。


  外部设备支持

  通常,MCU不能提供实现电源子系统所需的所有功能。例如,用于开关大电流的外部大功率MOSFET器件最有效地作为独立设备实现。集成这些设备的芯片通常比使用专用设备的成本更高,因此您将经常使用至少一些外部mosfet或IGBTs,或者在您的设计中使用一个专门的驱动程序。一些MOSFET驱动程序集成了控制和监控逻辑芯片,这使得设计更加容易和智能化。例如,STMicroelectronics PM8834是一种双低侧驱动,适用于充电和放电大型电容负载,如mosfet或IGBTs。PM8834的框图如下图3所示。

  STMicroelectronics PM8834的框图。


  图3:STMicroelectronics PM8834框图。凯利讯半导体

  在错误的情况下,启用的引脚可以很容易地覆盖PWM控制输入,提高安全性和可靠性。此外,在框图中间的UVLO块可以帮助控制驱动程序的加速(它使驱动程序一直保持到UVLO阈值到达)。对于大于UVLO阈值的VCC电压,PWM输入保持对驱动操作的控制,只要相应的激活pin是激活的。PWM_1和PWM_2都在内部向下拉,所以如果左浮动,相应的输出引脚就会被释放。简单,但有用,这样的特性可以简化编码,并提高设计的可靠性和安全特性。

  在一些较大的交流电源子系统中,一个接近单位的功率因数(在电路中,实际功率与负载之间的比值)是提高功率输出效率的要求。功率因数校正可用于“形状”控制子系统内的电流和电压波形,以提高功率子系统的整体功率因数。这样做的方法很复杂,但是可以在具有足够处理能力的单片机中实现。然而,一个有吸引力的选择是使用一个专用的外部设备来实现功率因数校正。模拟装置ADP1047,如图4所示,采用传统的功率因数校正技术,将输出电压反馈与输入电流和电压相结合,提供inrush电流控制。这提供了最佳的谐波校正,并提供了一个改进的系统功率因数。

  模拟设备的框图ADP1047。


  图4:模拟装置ADP1047框图。(由模拟设备)

  一些状态输出可以作为外部信号,以在操作偏离标称时快速显示。所有关键参数也可以通过PMBus接口进行报告和调整,使得在基于MCU的设计中包含该设备变得很容易。ADP1047还提供了精确的rms测量输入电压、电流和功率,使其能够为设计增加重要的智能。使用专用设备可以增加所需材料的数量,但是增加的功能,不需要学习和实现一个不熟悉的控制算法可以节省开发时间,这是许多项目的一个关键优势。


  结论

  芯片的单片机特性和外部设备的精确组合,与其说是一门科学,不如说是一门艺术,但理解这些权衡是一种有效设计的核心,是一个很好的起点。确保您在新的MCU特性上保持最新的特性,这些特性针对的是电源设计,以及新的外部设备,它们可以为复杂的算法添加功能和简化软件开发。示例代码、参考设计和开发板都应该包含在任何有效的电源子系统设计中。

2018-04-02 22:23:27 qq_21990661 阅读数 606
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看到一款单片机,比如STM32,DSP28335,DSP2812等等芯片,我们再画PCB原理图的时候,会注意到一个问题,就是他们分了好几个电源,比如:VCC、VDD、VSS、VEE、VBAT等。他们有什么区别?我们先认识他们:

基本点:

VCC:(circuit电路)表示接入电路的电压

VDD:(device器件)表示器件内部的工作电压

VSS:(series公共连接)表示通常是指电路公共接地端电压

VEE:表示负点压供电,场效应管的源极(S)

VBAT:当使用电池或其他电源连接到VBAT脚上时,当VDD 断电时,可以保存备份寄存器的内容和维持RTC的功能。如果应用中没有使用外部电池,VBAT引脚应接到VDD引脚上

注意点: 

1、通常对于数字电路,VCC是电路的供电电压,VDD是芯片的工作电压(VCC>VDD),VSS是接地点。

2、有些单片机既有VDD引脚也有VCC引脚,说明此器件自身带有电压转换功能。

3、在场效应管(或COMS器件)中,VDD为漏极,VSS为源极,VDD和VSS指的是元件引脚,而不表示供电电压。

4、一般VDD和VSS管脚均匀分布在芯片的四周的,是基于电源完整性的考虑,可以为芯片提供最好的电源质量,降低电源阻抗,是保证高速数字电路可靠工作手段。

5、DSP内部有很多功能单元,这些单元都需要供电,采用多引脚供电可以就近获取电源,无需在内部穿越。

6、不同单元之间,有时不希望电源互相影响,采用独立的电源引脚,可以避免这种影响。

实际使用时,每个引脚不但要连接电源,还应在电源引脚附近加上退藕电容。其目的是当器件工作时,电流的变化会引起电源的电压微小波动,加上退藕电容后,这种波动就不容易传递到另外的电源引脚。

2014-04-11 13:28:40 zcj331 阅读数 8214
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 本文以500ms为开关最高开闭时间,介绍一种既能用交流供电又能用电池供电的电源电路。该电源电路供电能力约为1W。该电源电路在正常情况下可用交流供电。用市售的听单放机的小变压器即可。从电源插孔DC拔出小变压器插头则电路自动由电池供电,插上插头则自动由交流供电。若电源电流不足,则可修改T1三极管为复合三极管,以扩大其供电电流的能力。

  一般在单片机系统功率不大的情况下,本电路可满足要求,且电路结构简单,易于自制。交直流电源供电的自动转换原理:购买变压器时,应使其额定直流电压大于等于电池电压的1.1倍。一般单节干电池的电压新用时电压大干1.5V,约为1.65V左右。干电池在使用过程中电池端电压逐渐下降,内阻逐渐增大,直至电池报废。本电源电路在交直流电源同时有电时,由于交流电源电压高于直流电压使二极管D不导通,电路由交流供电。如交流电源无电或电压低,则二极管D自动导通,负载由电池供电。

  本电路在合上开关K后,后续电路可延时约0.5s,以躲过电源开关的闭合时间(包括触点颤抖时间).并可在小于Ims的时间内建立电压。以保证上电复位需要。电路图如上图所示。

  图中由R1、C2、R2、R3、U1组成电容充电延时回路。R1、C2为电容充电回路,R2、R3电阻决定B点基准比较电压.U1为比较器。R4是为了提高Ul的跳变时间而加的反馈电阻。Ul的跳变时间即是电路电压建立时间。开关K合上后,电源通过Rl为C2充电。此时C2的端电压(即A点电压)由0逐渐上升。A点电压上升至B点电压(即由R2、R3确定的基准比较电压)时,U1跳变输出低电平。C1为电源稳压电容。

  C3、C4为抗干扰电容,C3用于抗低频干扰,C4用于抗高频干扰。Cl、C2、C3可选电解电容。C4则选瓷片电容、云母电容等高频电容。C4的取值范围在0.01-0.1 u F之间任一值皆可。电源的本身功耗主要集中于T2,且随着输入电压升高而增大。T1由于管压降只有0.4V左右,所以管耗较低。T1为开关管,它的管耗不随输入电压的变化而变化,只与电源的输出电流有关。元器件选择见电路元器件表。

  对原理图而言,在印制板图中没有电源插孔DC、整流二极管D、电池BATTERY和开关K,多了IN和OUT两个接插件。其中JN插座插从开关K处输入的电源插头.OUT插座插输出给单片机系统的电源插头。原理图中的其余元件则固定在电路板外的电源盒上,电路由接插件连接。下图是印制板电路图。

  在制作电路时,要注意开关K的选择,一般地说拿起开关,合上时能听到“卡嗒”,一声,“卡嗒”声清脆则表示开关中的弹簧有力,可保证开关合上的时间远小于0.5s。电池组电压应在7~18V之间。四节干电池的额定电压为6V.故如用干电池供电则应用五节干电池。除去T1、T2、D共不到2V的管压降后,电池仍可向单片机系统正常供电。

  若要加大电路的输出电流,要修改T1三极管。当输出电流增大或电源输入电压较高时,视情况应为T2加装散热片。同时也要考虑电池的供电能力。此电路最好与单片机控制系统做在一起而不是作单独的电源使用。

  此电路结构简单,无需调试,适用场合广,元器件的通用性好,对元器件质量要求不高,是单片机爱好者自制单片机控制系统时的好帮手。

2019-11-19 20:13:44 lblmlms 阅读数 35
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        对于所有以电为能源的系统来说,电源电路都是必不可少的。以下是我做的简单的单片机系统常用的电源电路,主要是通过转换芯片来实现的。

1.AMS117系列

AMS1117系列稳压器有可调版与多种固定电压版,设计用于提供1A输出电流且工作压差可低至1V。在最大输出电流时,AMS1117器件的最小压差保证不超过1.3V,并随负载电流的减小而逐渐降低。最高输入电压15V,有常用的3.3V、5V固定输出以及可调输出。

2.LM2596

LM2596是降压型电源管理单片集成电路的开关电压调节,能够输出3A的驱动电流,同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V、12V,可调版本可以输出小于37V的各种电压。

3.MP1584

The MP1584 is a high frequency step-down switching regulator with an integrated internal high-side high voltage power MOSFET. It provides 3A output with current mode control for fast loop response and easy compensation.   The wide 4.5V to 28V input range accommodates a variety of step-down applications, including those in an automotive input environment. 输入电压4.5V to 28V ,驱动电流可达3A,输出可调。

4.一般电流给单片机供电我用AMS1117,系统其它部分的电源供给我直接买淘宝上的模块(太菜了电路设计能力不行)。

 上述芯片的数据手册链接链接:https://pan.baidu.com/s/1tOItUtFZcn2XNuPk0VZDiQ 
提取码:scem 
 

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