單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)解析

4條輸入線接到單片機(jī)的IO口上，當(dāng)按鍵K1按下時(shí)，+5V通過(guò)電阻R1然后再通過(guò)按鍵K1最終進(jìn)入GND形成一條通路，那么這條線路的全部電壓都加到了R1這個(gè)電阻上，KeyIn1這個(gè)引腳就是個(gè)低電平。當(dāng)松開(kāi)按鍵后，線路斷開(kāi)，就不會(huì)有電流通過(guò)，那么KeyIn1和+5V就應(yīng)該是等電位，是一個(gè)高電平。我們就可以通過(guò)KeyIn1這個(gè)IO口的高低電平來(lái)判斷是否有按鍵按下。

這個(gè)電路中按鍵的原理我們清楚了，但是實(shí)際上在我們的單片機(jī)IO口內(nèi)部，也有一個(gè)上拉電阻的存在。我們的按鍵是接到了P2口上，P2口上電默認(rèn)是準(zhǔn)雙向IO口，我們來(lái)簡(jiǎn)單了解一下這個(gè)準(zhǔn)雙向IO口的電路，如圖5所示。

圖5 準(zhǔn)雙向IO口結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)內(nèi)部輸出是高電平，經(jīng)過(guò)一個(gè)反向器變成低電平，NPN三極管不會(huì)導(dǎo)通，那么單片機(jī)IO口從內(nèi)部來(lái)看，由于上拉電阻R的存在，所以是一個(gè)高電平。當(dāng)外部沒(méi)有按鍵按下將電平拉低的話，VCC也是+5V，他們之間雖然有2個(gè)電阻，但是沒(méi)有壓差，就不會(huì)有電流，線上所有的位置都是高電平，這個(gè)時(shí)候我們就可以正常讀取到按鍵的狀態(tài)了。

當(dāng)內(nèi)部輸出是個(gè)低電平，經(jīng)過(guò)一個(gè)反相器變成高電平，NPN三極管導(dǎo)通，那么單片機(jī)的內(nèi)部IO口就是個(gè)低電平，這個(gè)時(shí)候，外部雖然也有上拉電阻的存在，但是兩個(gè)電阻是并聯(lián)關(guān)系，不管按鍵是否按下，單片機(jī)的IO口上輸入到單片機(jī)內(nèi)部的狀態(tài)都是低電平，我們就無(wú)法正常讀取到按鍵的狀態(tài)了。

5、矩陣按鍵

矩陣按鍵和獨(dú)立按鍵的關(guān)系

我們?cè)谑褂冒存I的時(shí)候有這樣一種使用經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)需要多個(gè)按鍵的時(shí)候，如果做成獨(dú)立按鍵會(huì)大量占用IO口，因此我們引入了矩陣按鍵，如圖6所示，使用了8個(gè)IO口來(lái)實(shí)現(xiàn)16個(gè)按鍵。

圖6 矩陣按鍵

其實(shí)獨(dú)立按鍵理解了，矩陣按鍵也簡(jiǎn)單，我們來(lái)分析一下。圖6中，一共有4組按鍵，我們只看其中一組，如圖7所示。大家認(rèn)真看一下，當(dāng)KeyOut1輸出一個(gè)低電平，KeyOut2、KeyOut3、KeyOut4這三個(gè)輸出高電平時(shí)，是否相當(dāng)于4個(gè)獨(dú)立按鍵呢。

圖7 矩陣按鍵變獨(dú)立按鍵

編輯點(diǎn)評(píng)：本文介紹了單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，晶振通常分為無(wú)源晶振和有源晶振兩種類型。對(duì)單片機(jī)最小系統(tǒng)的電源模塊、復(fù)位電路和振蕩電路進(jìn)行了詳細(xì)的分析，理解單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)工程師是有利的。