【文章內(nèi)容簡介】 晶振的負(fù)載電容=[（Cd*Cg）/（Cd+Cg）]+Cic+△C式中Cd,Cg為分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容，Cic（集成電路內(nèi)部電容）+△C（PCB上電容）經(jīng)驗值為3至5pf。各種邏輯芯片的晶振引腳可以等效為電容三點式振蕩器。晶振引腳的內(nèi)部通常是一個反相器，或者是奇數(shù)個反相器串聯(lián)。在晶振輸出引腳 XO 和晶振輸入引腳 XI 之間用一個電阻連接，對于 CMOS 芯片通常是數(shù) M 到數(shù)十M 歐之間。很多芯片的引腳內(nèi)部已經(jīng)包含了這個電阻，引腳外部就不用接了。這個電阻是為了使反相器在振蕩初始時處與線性狀態(tài)，反相器就如同一個有很大增益的放大器，以便于起振。石英晶體也連接在晶振引腳的輸入和輸出之間，等效為一個并聯(lián)諧振回路，振蕩頻率應(yīng)該是石英晶體的并聯(lián)諧振頻率。晶體旁邊的兩個電容接地，實際上就是電容三點式電路的分壓電容，接地點就是分壓點。以接地點即分壓點為參考點，振蕩引腳的輸入和輸出是反相的，但從并聯(lián)諧振回路即石英晶體兩端來看，形成一個正反饋以保證電路持續(xù)振蕩。在芯片設(shè)計時，這兩個電容就已經(jīng)形成了，一般是兩個的容量相等，容量大小依工藝和版圖而不同，但終歸是比較小，不一定適合很寬的頻率范圍。外接時大約是數(shù) PF 到數(shù)十 PF, 依頻率和石英晶體的特性而定。需要注意的是： 這兩個電容串聯(lián)的值是并聯(lián)在諧振回路上的，會影響振蕩頻率。當(dāng)兩個電容量相等時，反饋系數(shù)是 , 一般是可以滿足振蕩條件的，但如果不易起振或振蕩不穩(wěn)定可以減小輸入端對地電容量，而增加輸出端的值以提高反饋量。電路如圖所示 復(fù)位電路單片機在開機時或在工作中因干擾而使程序失控，或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)等情況下都需要復(fù)位。復(fù)位作用是使CPU以及其他功能部件，如串行口，中斷都恢復(fù)到一個確定初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。復(fù)位電路有兩種：上電、按鈕復(fù)位，考慮到各部件影響，采用按鈕復(fù)位，當(dāng)電阻給電容充電，電容的電壓為高電平，當(dāng)按下按鈕時芯片復(fù)位腳近似低電平，于是芯片復(fù)位。單片機實習(xí)報告（二）一、生產(chǎn)實習(xí)的目的和意義：生產(chǎn)實習(xí)是培養(yǎng)本科學(xué)生理論聯(lián)系實際，提高實際動手操作能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。本專業(yè)的生產(chǎn)實習(xí)旨在使學(xué)生廣泛了解實際電子產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程，熟悉電子產(chǎn)品的主要技術(shù)管理模式，并在實習(xí)的操作過程中學(xué)習(xí)、掌握電子產(chǎn)品的焊接、安裝、調(diào)試的實際操作技能。鞏固和加深理解所學(xué)的理論，開闊眼界，提高能力，為培養(yǎng)高素質(zhì)大學(xué)本科人才打下必要的基礎(chǔ)。通過學(xué)習(xí)，是理論與實際相結(jié)合，可以使學(xué)生加深對所學(xué)知識的理解，并為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)提供必要的感性知識，同時使學(xué)生直接了解本業(yè)的生產(chǎn)過程和生產(chǎn)內(nèi)容，為將來走上工作崗位提供必要的實際生產(chǎn)知識。二、實習(xí)的基本內(nèi)容：集中授課，進(jìn)行相關(guān)知識的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)、掌握電子產(chǎn)品的獨立性設(shè)計與安裝、調(diào)試的能力；進(jìn)一步掌握電子測量儀器的正確使用方法，電元器件的測量與篩選技術(shù)。初步了解電子整機產(chǎn)品的工藝過程。為能使學(xué)生得到充分的鍛煉，較大的提高學(xué)生的實際動手能力，本次生產(chǎn)實習(xí)安排每一位學(xué)生獨立完成全部系統(tǒng)的設(shè)計與安裝工作。本實習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生要獨立使用電焊鐵及各種電子測試設(shè)備電路安裝與調(diào)試，要學(xué)生嚴(yán)格遵守電器設(shè)備的使用安全，遵守實驗室的各項規(guī)章制度。三、基本要求：在教師的指導(dǎo)下練習(xí)在測試電路德核心板上焊接元件，掌握焊接要領(lǐng)。熟悉元器件的性能及管腳分配。在給定的PCB板上焊接跳線，IC插座，電阻，電容，LED器件等。檢查焊接是否正確。插上元器件，運行系統(tǒng)，并觀測系統(tǒng)工作是否正常。四、總體設(shè)計電路思想和原理：本次生產(chǎn)實習(xí)用到的開發(fā)板和模塊共7塊，分別為：單片機核心板，電子鐘模塊，MP3模塊，RFID模塊，無線傳輸模塊，脈搏傳感模塊，GPS模塊。各模塊相互組合，其所能實現(xiàn)的基本功能如下：單片機核心板+電子鐘模塊：實現(xiàn)時間的顯示，溫度的測量，且可通過遙控器調(diào)時、定鬧等。單片機核心板+無線傳輸模塊：實現(xiàn)數(shù)據(jù)的近距離無線傳輸。單片機核心板+MP3模塊（含SD卡）：實現(xiàn)MP3播放功能。單片機核心板+RFID模塊：實現(xiàn)地鐵檢票系統(tǒng)的模擬。單片機核心板+脈搏傳感模塊：實現(xiàn)人體脈搏傳感的測量。單片機核心板+GPS模塊：實現(xiàn)GPS衛(wèi)星定位功能。（一）核心板電路設(shè)計單片機核心板電路主要包括STC12C5A60S2單片機，電子鐘模塊接口電路，MP3接口電路，無線傳輸模塊接口電路，脈搏傳感模塊接口電路，GPS模塊接口電路，串口擴(kuò)展電路，電源供電電路。該系統(tǒng)的單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘機器周期（IT）的單片機，是高速、低功耗、超強干擾的新一代8051單片機。通過使用STCISP軟件，該單片機可實現(xiàn)串口在線編程，無需編程器，無需仿真器。核心板電路的設(shè)計思想主要是圍繞單片機芯片的工作原理和特點，為其實現(xiàn)合理的設(shè)計出外圍電路：包括電源電路，顯示電路部分，復(fù)位電路部分，串行口通信電路，按鍵電路等。（二）電子鐘模塊電路設(shè)計該模塊主要用到的芯片有：時鐘保持芯片DS1302，單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20，紅外遙控解碼器TL1838A。該模塊電路設(shè)計的思想是了解這三種芯片的工作電壓，DS1302的工作時鐘頻率以及三種芯片與單片機之間的硬件連接。（三）MP3模塊電路設(shè)計該模塊用到的主要芯片有MP3音頻解碼芯片VS1003，,。該電路的設(shè)計思想主要是了解芯片的作用和特點，尋找各芯片之間的聯(lián)系，VS1003芯片是該模塊的主要部分。單片機設(shè)有單獨解碼MP3文件的功能，而單片機可與通過VS1003的接口電路的連接，進(jìn)行MP3的解碼，實現(xiàn)音頻的輸出。通過芯片各引腳的功能和特點，合理的設(shè)計出相應(yīng)的外圍電路。（四）RFID模塊電路的設(shè)計。該芯片是基于ISO/4443標(biāo)準(zhǔn)的非接觸卡讀卡機專用芯片，、EEPROM工藝， A非接觸式通信協(xié)議，支持多種加窗算法，兼容philips的MFRC530（SPI接口）讀卡機芯片。該模塊的電路設(shè)計思想是基于FM1702各引腳的功能和特點，合理的設(shè)計芯片的外圍電路，其中的電容和電感所構(gòu)成的天線是芯片與S50卡通信的工具。五、單元電路設(shè)計：單片機核心板電路分析單片機核心板是本次實習(xí)中最重要的部分，它是實現(xiàn)各種模塊功能的基礎(chǔ)部分。單片機核心板的核心是STC12C5A60S2單片機芯片，圍繞該芯片設(shè)計出相應(yīng)電源供電電路，蜂鳴器驅(qū)動電路，按鍵電路，串行口通信電路，復(fù)位電路，液晶屏驅(qū)動電路以及各模塊的接口電路，由以上的電路部分就構(gòu)成一個核心板電路系統(tǒng)。電子鐘模塊電路分析電子鐘模塊配合單片機核心板，可在LCD1602液晶屏上顯示當(dāng)前的日期（年月日）時間（時分秒），環(huán)境溫度值，和紅外遙控解碼值。用戶可通過遙控器或單片機核心板上的按鍵來進(jìn)行日期和時間的設(shè)置。通過遙控上的“EQ”鍵，可控制LED顯示界面在時間、溫度、紅外解碼之間的切換。如果想調(diào)整時間，需要首先使用遙控器的“EQ”鍵將LCD顯示調(diào)制時間界面；之后通過按“播放停止鍵”將時間停止；然后再按“左快捷鍵”向右切換；最后按“加減鍵”可以進(jìn)行數(shù)值的加減操作，調(diào)整完成后，再次按“播放停止鍵”，時間開始運行。另外通過單片機核心板上的K1K4鍵也可以完成時間的調(diào)整：其中K1鍵對應(yīng)遙控器的“右快捷鍵”，即實現(xiàn)向右切換年月日時分；K3鍵對應(yīng)遙控器的“加鍵”，即實現(xiàn)年月日時分的加1；K4鍵對應(yīng)遙控器的“減鍵”，即實現(xiàn)年月日時分的減1。MP3電路模塊分析是一單芯片MP3/WMA/MIDI音頻解碼和ADPCM編碼芯片，其擁有一個高性能低功耗的DSP處理器核VSDSP。5K的指令RAM，串行的控制和數(shù)據(jù)輸入接口，4個通用IO口，1個UART口；同時片內(nèi)帶有一個可變采樣率的DAC，一個立體聲DAC以及音頻耳機放大器；VS1003通過一個串行接口來接收輸入的比特流，它可以作為一個系統(tǒng)的從機。與單片機連接的引腳主要有7個，分別為：SO、SI、SCLK、XDCS、XRESET、DREQ、MOSI，只有保證它們與單片機正確可靠的連接，才能對VS1003進(jìn)行有效的操作與控制。另外，VS1003各部分的供電電壓與輸出電壓值是不同的。芯片各部分供電電壓如下表：供電部分最小電壓推薦電壓最大電壓模擬）數(shù)字）卡是一種大容量，性價比高，體積小，訪問接口簡單的存儲卡。SDIMMC卡大量 應(yīng)用于數(shù)碼相機、MP手機、大容量存儲設(shè)備。作為這些便攜式設(shè)備的存儲載體，它具有低功耗，非易失性，保存數(shù)據(jù)無需消耗能量的特點?？ㄖ皇褂昧?7觸點。對于1號引腳（CD/DAT3）擴(kuò)展的DAT線（DAT1DAT3）在上電后處于輸入狀態(tài)，它們在執(zhí)行SETBUSWIDTH命令后作為DAT線操作，當(dāng)不用DAT1DAT3線時，主機應(yīng)使自己的DAT1DAT3線處于輸入模式，這樣定義是為與MMC卡保持兼容。上電后，CD/DAT3作為帶50K上拉電阻的輸入線（可用于檢測卡是否存在或選擇SPI模式）。用戶可以在正常的數(shù)據(jù)傳輸中用SETCLRCARDDETECT（ACMDA口）命令斷開上拉電阻的連接。MMC卡的該引腳在SD模式下為保留引腳，在SD模式下無任何作用。對于2號引腳CMD，MMC卡在SD模式下為IO/PP/OO，MMC卡在SPI模式下為I/PP。關(guān)于電壓匹配問題， TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，而單片機的邏輯電平為5V。因此，它們之間不能直接相連，否則會有燒毀SD卡的可能。解決邏輯器件接口的電平兼容問題，原則主要有兩條：一為輸出電平器件輸出高電平的最小電壓值，應(yīng)大于接受電壓器件識別為高電平的最低電壓值；二為輸出電平器件輸出低電平的最大電壓值，應(yīng)小于接受器件識別為低電平的最高電壓值?？紤]到SD卡在SPI協(xié)議的工作模式下，通訊都是單向的，于是在單片機向SD卡傳輸數(shù)據(jù)時采用晶體管加上拉電阻法的方案。在SD卡向單片機傳輸數(shù)據(jù)時，可以直接連接。因為它們之間的電平剛好滿足上述的電平兼容原則，既經(jīng)濟(jì)又實用。該方案可以雙電源供電（一個5V電源，）。RFID模塊電路分析基于FM1702SL的非接觸式IC卡讀寫器，只要稍加改動就能開發(fā)成不同的射頻識別應(yīng)用系統(tǒng)，如考勤系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)，公交車收費系統(tǒng)等。S50非接觸式卡符合MIFARE的國際標(biāo)準(zhǔn)，容量8K位，數(shù)據(jù)保存期10年，又可改寫10萬次，讀無限次。S50卡不帶電源，自帶天線，內(nèi)含加密控制邏輯電路和通用邏輯電路，卡與讀卡器之間的通訊采用國際通用DES和RES保密交叉算法，具有較高的保密性能。單片機與FMITDISL通用SPI總線通信，采用中斷工作模式，在FMITDISL復(fù)位后，必須進(jìn)行一次初始化程序以便初始化SPI接口模式，而且可以同步實現(xiàn)單片機和FMITDISL的啟動工作。信息存儲在MIFARSE卡里，讀寫器與卡通過各自的天線建立起二者之間非接觸信息傳輸通道。當(dāng)卡進(jìn)入系統(tǒng)的工作區(qū)時，讀寫器向卡發(fā)射一組固定頻率的電磁波，卡內(nèi)有一個LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，在這個電容的另一端接有一個單向?qū)ǖ碾娮铀?，將帶?nèi)容內(nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)存儲，當(dāng)所有積累的電荷達(dá)到2V時，此電容可做到電源為其它電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或讀取讀寫器的數(shù)據(jù)。根據(jù)互感原理可知，讀寫器天線半徑越大，匝數(shù)越多，讀寫器上的天線和卡上的天線的互感系數(shù)就越大。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)的要求，卡和讀寫器的通信距離為10cm