单片机电路设计建议

立题简介：

内容：介绍单片机基本电路构成；

来源：综合实际使用得出；

作用：统一总结单片机设计时所需电路，避免遗漏；

PCB环境：Altium Designer、PADS；

日期：2018-03-06；

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立题详解：

在之前介绍过“STM32”和“STM8”单片机，对单片机入门而言，多是从“89C51”开始；“89C51”无愧是“经典级单片机”，在数十年前，微控制器技术并不发达，8bit单片机普及率很低，而“89C51”凭借价格、性能逐步占领市场，即使到了今天，“89C51”仍应用于很多场合；譬如现在“校园外”所设计的“自动门”，其“控制芯片”即为“89C51”或“89C52”；

但对于“微控制器”而言，其“基本电路”由4部分构成：“电源电路”、“晶振电路”、“复位电路”、“下载电路”；

1)、“电源电路”：

必须为“微控制器”提供合适的“工作电压”，注意以下2点：

i）、推荐在“芯片VCC”与“GND”引脚间跨接“104电容”，此电容尽量靠近“芯片”；由于“电容滤波”具有“滤波半径”，若是“电容”与所需的“滤波电路”距离超出“滤波半径”，则此电容将失去对“所需滤波电路”的“滤波效果”；

ii）、“电源电路”不建议使用“开关电源”直接供电，由于“开关电源”其工作方式为“斩波方式”，其输出电压、电流的“脉动很大”，而且对“负载变化”时的“瞬态响应性能”也较弱，即使加入“输出π型电路滤波”，其仍使用时的“稳定性”仍不及“LDO芯片输出”；推荐使用“开关电源”进行“一级降压”，再使用“LDO芯片”为“单片机”进行“供电”；

2)、“晶振电路”：

在设计时，大多“微控制器”均需外置“晶振电路”，用以保证“微控制器”有合适的“工作频率”；在普通场合而言，“晶振电路”并不会占据过大的“PCB面积”，但在布置“晶振电路”时，需注意以下3点：

i）、“晶振”分为“有源晶振”和“无源晶振”2种，若是“无源晶振”，则需添加合适的“起振电容”，否则“晶振无法工作”；

ii）、“晶振电路”与“单片机”的“连接线”需为“差分信号线”；

iii）、“晶振”的“外围”推荐“包地”，提高电路“稳定性”；

3)、“复位电路”：

在设计时，“复位电路”分为“高电平复位”和“低电平复位”2种，需注意以下3点：

i）、“复位电路”必须参考“芯片手册”的“复位方式”，才能最终确定“复位电路”；

ii）、“复位电路”可采用“专门的复位芯片”或“简单RC复位”，具体参数根据需求判定；

iii）、“复位电路”可省略“复位按键”，但此时若需“复位器件”，则需采用“断电复位”方能“复位器件”；

4)、“下载电路”：

在设计时，“下载电路”为“单片机电路”所必须的，但对“部分单片机”而言，其可采用“串口下载”方式实现“代码下载”，且在“单片机”已经烧录“代码”或不需要进行“代码更新”时，“下载电路”就不是“单片机工作的必须电路”；因此，在部分情况下，“单片机最小系统电路”的标注中并不包含“下载电路”；具体需根据“实际设计需求”进行“综合评估”；

对“STM32”、“STM8S”等单片机，推荐使用“SWD下载方式”，对“下载电路”需注意2点：

i）、若是处于“demo V1.0”（调试阶段），对“SWD下载”回路推荐使用“排针”进行“连接”；

ii)、若是“调试完成”，最终“实用化”时，则推荐使用“下载焊盘”的方式进行“连接”；甚至可以“专门定制下载器”进行“批量下载”；