什么是MUC
微控制單元(Microcontroller Unit;MCU) ,又稱單片微型計算機(Single Chip Microcomputer )或者單片機,是把中央處理器(Central Process Unit;CPU)的頻率與規格做適當縮減,并將內存(memory)、計數器(TImer)、USB、A/D轉換、UART、PLC、DMA等周邊接口,甚至LCD驅動電路都整合在單一芯片上,形成芯片級的計算機,為不同的應用場合做不同組合控制。諸如手機、PC外圍、遙控器,至汽車電子、工業上的步進馬達、機器手臂的控制等,都可見到MCU的身影。
MCU的技術原理:
MCU同溫度傳感器之間通過I2C總線連接。I2C總線占用2條MCU輸入輸出口線,二者之間的通信完全依靠軟件完成。溫度傳感器的地址可以通過2根地址引腳設定,這使得一根I2C總線上可以同時連接8個這樣的傳感器。MCU需要訪問傳感器時,先要發出一個8位的寄存器指針?然后再發出傳感器的地址,(7位地址,低位是WR信號)。傳感器中有3個寄存器可供MCU使用,8位寄存器指針就是用來確定MCU究竟要使用哪個寄存器的。主程序會不斷更新傳感器的配置寄存器,這會使傳感器工作于單步模式,每更新一次就會測量一次溫度。
要讀取傳感器測量值寄存器的內容,MCU必須首先發送傳感器地址和寄存器指針。MCU發出一個啟動信號,接著發出傳感器地址,然后將RD/WR管腳設為高電平,就可以讀取測量值寄存器。
MCU電路為什么要使用復位芯片
復位監控器件,主要可以大大提高MCU的復位性能,其原理是通過確定 的電壓值(閾值)啟動復位操作,同時排除瞬間干擾的影響,又有防止MCU在電源啟動和關閉期間的誤操作效,保證數據安全。
一般的人使用的阻容復位穩定性極差,常常有按了復位沒反應,要按一段時間才能復位的經歷。而且如果使用上電復位時,容易產生復位不成功。電容的溫度性比較敏感,在特殊環境中,復位的電平寬度變化十分大,造成芯片不動作,或者在強干擾下誤動作。
所以要使用復位芯片來設計產品,況且很多復位芯片帶有I2C的E2PROM,看門狗之類,價格也不高。大大節省了電路。
Catalyst半導體公司1985年成立,總部位于美國加州的桑尼維爾(Sunnyvale)。Catalyst半導體的質量方針是為用戶提供高質量、前沿的非易失性存儲器器件。它致力于模擬/混合信號可編程器件的開發和銷售,Catalyst半導體主要應用在LCD模塊、數碼相機、汽車照明、手機、飛機照明、DIMM模塊、機頂盒和無線局域網等產品和場所。
MCU電路和復位芯片設計
MCU都有一個最低工作電壓限制,當電源電壓跌落到低于MCU所要求的最低值時,MCU工作可能發生混亂,造成程序跑飛,引起整機死機、誤動作等現象。因此,我們必須在MCU電源電壓下降到其要求的最低工作電壓以前將MCU復位,當電源電壓恢復時再消除復位信號,使MCU正常工作。
在電源上電或電源電壓跌落到某一程度時,復位芯片檢測到一個低于規定值的電壓,于是輸出端產生一個低電平復位信號,當電壓升高至某一正常值后,復位芯片不再輸出低電平信號。
下面對上述兩款芯片的工作原理和應用電路做詳細說明:
一、MC34064?
內部電路框圖
MC34064芯片內部電路含有一個閾值電壓十分精確的施密特觸發器,抗干擾能力很強。
以上兩圖是輸入電壓VCC與RESET輸出的對應關系,觸發器的閾值電壓分別是4.59V和4.61V。
應用電路
系統一上電或系統電源電壓跌落到某一規定值時,復位芯片輸出一個低電平復位信號,使MCU在電源電壓低于某一規定值時處于復位狀態,當電源電壓達到規定值以上時,復位芯片輸出將變為高阻狀態,此時,電源通過R對C充電;當電壓升高到一定值時(各種MCU有些差異)MCU正常工作。
因為MCU對復位信號的持續時間有要求,復位信號必須大于10μs才可使MCU復位,所以在34064的RESET輸出端接入一R、C延時電路,延時時間t計算方法為:
t=RC×ln[1/(1-Vth/Vin)]
式中Vth是MCU的復位信號電平值,一般為0~0.1V。我們公司通常取R為12KΩ,C為0.47μf,則:
t=12×103×0.47×10-6×ln[1/(1-0.1/5)]
≈100μs
RESET信號波形為:
二、 KIA7042?
內部電路框圖
KIA7042是一個作用于電源通斷時提供精確復位信號的專用芯片,動作電壓為4.2V。其應用電路和產生的波形和34064相似,設計時可以參考34064的內容。
三、在設計的過程中可將34064的復位電路作為優選電路,選用型號為MC34064P-5,也可用MC34164P-5代用。
四、對于一些MCU如MC68HC05SR3,由于本身帶有低電壓復位功能因此不再需要另外的復位IC,只要外接R、C即可!R、C的大小可以根據有關芯片的資料來選取。應用電路如下:
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