初识MCU
目录
[二、MCU 的组成与作用](#二、MCU 的组成与作用)
[7、MOS 管](#7、MOS 管)
[七、MCU 最小系统电路](#七、MCU 最小系统电路)
[1、 最小系统电路构成](#1、 最小系统电路构成)
[2、 复位电路](#2、 复位电路)
[3、 晶振电路](#3、 晶振电路)
[4、 LED 灯电路](#4、 LED 灯电路)
[5、 按键电路](#5、 按键电路)
[6、 蜂鸣器电路](#6、 蜂鸣器电路)
[8、H 桥电路](#8、H 桥电路)
[八、立创 EDA 的使用](#八、立创 EDA 的使用)
一、什么是mcu?
微控制单元(MCU),又称单片微型计算机或者单片机,是把中央处理器(CPU)的频率与规格做适当缩减,并将内存、计数器、USB、A/D 转换、UART、PLC、DMA 等周边接口,甚至 LCD 驱动电路都整合在单一芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制。
诸如手机、PC 外围、遥控器,至汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等,都可见到 MCU 的身影。
-- 例如:
-- MCU 主要做数据采集、数据小量的处理以及控制。
-- 与底层传感器、电机等等设备接触。 MCU 底层的通信以及接口比较多。
二、MCU 的组成与作用
- MCU(微型计算机)的组成
内核 ARM 的介绍:ARM 公司只设计内核(IP 核)
8 位、16 位、32 位、64 位 -- 内核的处理数据能力。
芯片厂商:海思、乐鑫、兆易、三星、高通、ST、NXP 等等.
- MCU(微型计算机)作用
-- 获取输入信号,经过逻辑分析,输出输出信号。
1.数据接口 -- 硬件连接+时序(bug)
2.逻辑分析数据,处理数据 -- 编程语言
MCU:智能集成电路(处理器+内存+硬盘+USB 接口+网口等等)。
三、常见的MCU
以控制为主:NXP(恩智浦)、 ST(意法半导体)、GD(兆易)等等
以无线通信为主:TI(德州仪器)、(ESP)乐鑫等等 以低功耗等等
项目开发:例如:物联网 -- 无线传感网 -- 传感器数据采集到传输到云端
MCU 选择:①MCU+无线通信模组(无线通信 MCU 做成模组)
②直接选择本身带有无线通信的 MCU -- 研发精力和时间。
无线通信(协议栈)
四、家用空气质量检测仪项目分析
-- 这里以这个项目为例子,分析一下项目需求。
1、项目市场调研
2、项目需求分析(重要)
- 软件 界面 硬件 外观 app
-- 这些是市场调研中他们已有的功能,我们要是也要开发同样的内容,还要在这基础上加上我们的亮点。
-- 亮点:语音识别
SU03T
语音播报
- 传感器选型:1.功能一定要合适。2.引脚资源(引脚个数+外设资源)。
-- 我们这里选用:主控芯片:STM32F103RCT6
-- MCU 最小系统:MCU 晶振 4PIN 插针 5V-3.3V CH340
3、产品的硬件设计
- 最小系统电路: 时钟电路 复位电路 下载电路 电源电路
原理图库 (设计)原理图
封装库 (布局)PCB
元器件选型
五、常用元器件以及对应电路介绍(重点)
- 掌握电子元器件的 简单作用 和 电气符号
1、电阻
-- 限流 分压
- 电阻的实物图
-- 电阻封装:元器件形状
- 电阻在电路中的常用符号
- 上拉电阻与下拉电阻
-- 上拉电阻:将一个不确定的信号,通过一个电阻与电源 VCC 相连,固定在高电平。
-- 下拉电阻: 将一个不确定的信号,通过一个电阻与 GND 相连,固定在低电平。
2、电容
-
电容器在调谐、旁路、耦合、滤波等电路中起着重要的作用。
-
电容在电路在电路常用的电路符号
- 电容的滤波功能电路
-- 电容器在电路中可以存储电能,并在电源电压下降时释放电能,从而平滑输出电压。电容器的充放电特性使其能够过滤掉高频噪声和脉动。
3、电感
-
电感器是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。
-
电感量的单位是 H(亨利)
-
电感在原理图中的电路符号
4、保险丝
保险丝也被称为电流保险丝,IEC127 标准将它定义为"熔断体(fuse-link)"。其主要是起过载保护 作用。
电路中正确安置保险丝,保险丝就会在电流异常升高到一定的高度和热度的时候,自身熔断切断电流,保护了电 路安全运行。
保险丝的文字符号为:FU。在电路图中,保险丝的符号用 FU 表示,是 fuse-link 的简称。
有自恢复保险丝,也有一次性保险丝。
- 保险丝在原理图中的符号
5、二极管
二极管是用半导体材料(硅、硒、锗等)制成的一种电子器件。
它具有单向导电性能 , 即给二极管阳极和阴极 加上正向电压时,二极管导通。
当给阳极和阴极加上反向电压时,二极管截止。 因此,二极管的导通和截止,则相当于开关的接通与断开.
- 二极管的实物图
-- 直插发光二极管
- 二极管在原理图中的符号
- LED 灯电路
6、三极管
三极管是一种电流放大器件,具有电流放大作用。
它具有三个极:发射极(E)、基极(B)、集电极(C)。
当基极电流变化时,发射极电流和集电极电流也发生变化,而且发射极电流是集电极电流的几倍,这就是三极管的放大作用。
三极管是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片 上制作两个相距很近的 PN 结,两个 PN 结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集 电区,排列方式有 PNP 和 NPN 两种。
- 三极管的符号与特性
- 常见的三极管实物图
- 常见的三极管电路
7、MOS 管
MOS 管全称金属---氧化物---半导体场效应晶体管或称金属---绝缘体---半导体场效应晶体管,属于场效应管中的绝缘栅型,因此,MOS 管有时候又称为绝缘栅场效应管。
场效应管分为 PMOS 管(P 沟道型)和 NMOS(N 沟道型)管,属于绝缘栅场效应管。
G:栅极
S:源极
D:漏极
- MOS 管在原理图中的器件符号
- MOS 管的特性
MOS 管的主要原理是能够控制源极和漏极之间的电压和电流。
它的工作原理几乎就像一个开关,设备的功 能基于 MOS 电容。MOS 电容是 MOS 管的的主要部分。
六、常见的硬件电路
- DC-DC 电路(直流支流变换电路)
-- 12V-5V 电路 MP2359
-- 5V-3.3V 电路 AMS1117
七、MCU 最小系统电路
1、 最小系统电路构成
让单片机能够工作的最简单的电路:电源、芯片、晶振、复位、下载
电源:DC 1.8(低功耗) 3.3V(32 单片机) 5V(51 单片机)
芯片:自己选型
晶振:提供时钟源
复位:让程序可以从头开始运行
下载接口:
JTAG/SWD(借助专业的下载器)
J-link ST-link Ulink
ISP 下载(串口):STM32 只能使用串口 1 进行程序下载
2、 复位电路
-- 单片机复位电路就好比电脑的重启部分,当电脑在使用中出现死机,按下重启按钮电脑内部的程序从头开始 执行。
单片机也一样,当单片机系统在运行中,受到环境干扰出现程序跑飞的时候,按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。 STM32 单片机:低电平复位
-- 51 单片机:高电平复位
开机和按键按下后都会自动复位
3、 晶振电路
- 为芯片提供外部时钟,提供外部时钟来源:外部高速时钟和外部低速时钟。 晶振+谐振电容
4、 LED 灯电路
- 电流型器件
5、 按键电路
- 3 种接法:上拉接法、下拉接法、模拟输出接法
6、 蜂鸣器电路
- 蜂鸣器 -- 响:1 不响:0
7、继电器电路
继电器(电磁阀)的作用:
低压控制高压
直流控制交流
带铁芯的线圈 单刀双掷开关
通过给线圈供电控制是否有磁性--》控制开关的吸合与断开
公共触点
常开触点
常闭触点
继电器开:1
关:0
8、H 桥电路
- 驱动主流有刷电机(正反转)
八、立创 EDA 的使用
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新建工程
-- 原理图库 原理图 封装库 PCB
tip:
- 安装keil5,如果之前的不能用,在控制面板里卸载