电路基础知识

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,电路基础知识,1,相关电路知识,常用元器件工作原理和参数,集成电路的工作原理和性能参数,电路原理图绘图规则,微控制系统核心单元的电路构成、系统资源和工作原理,电路设计调试工具,PROTEUS简介,2,相关电路知识,常用元器件,电路举例-,LED驱动电路图,其中R1 R8 为限流电阻，D1 D8为发光二极管，C1为电源滤波电容，C2为高频旁路电容。在电路设计中，,为提高电路系统的抗干扰性能，通常在每个集成电路的电源输入端跨接高频旁路电容。,3,相关电路知识,常用元器件,电阻,基本作用是阻碍电流的流动。电阻对交流电和直流电都有阻碍作用，在电路中常用作分压分流。,电阻（R）和电压（U）、电流（I）的关系遵从欧姆定律：R=U/I,单位：、k、M,换算关系： 1k=1000 ， 1M=1000k,电阻的另一参数是标称功率，单位是W，表示电阻所能承受的最大功耗。,4,相关电路知识,常用元器件,电容,在电路中具有,隔断直流电，通过交流电,（通交隔直）的作用。,电容对交流电的阻抗（Xc）和通过电容的信号频率（f）及电容量（C）成反比，其关系式为 Xc = 1/2f C.,基本单位：F（法拉），常用单位是F（微法）、 nF（纳法）、pF（皮法）,换算关系：1F=1000nF=1000000pF,电容大致可分为有极性电容和无极性电容两种。一般无极性电容的容量小于 1F，常用作高频信号旁路，而有极性电容的容量大于1F,常用作电源滤波。,电容的另一参数是耐压值，单位是V。它表示电容在电路中所能承受的最大电压。,5,相关电路知识,常用元器件,二极管,二极管的重要特性就是单向导电性。电流只能从二极管的正极流入，负极流出。,在电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，当正向电压大于二极管的正向压降时，二极管就会导通。,6,相关电路知识,集成电路,对于集成电路输入输出信号的逻辑关系等，需参阅集成电路器件说明书等资料，从中了解集成电路的工作原理、各信号工作时序、电路参数和典型应用电路。,集成电路参数有工作电压、引脚定义、信号传输类型(输入、输出、双向传输)，信号幅度范围、信号有效状态（高、低电平）、对于周期性输出信号，则需了解信号频率等。,常用逻辑集成电路:,74LS系列（TTL）、74HC系列（HCMOS），电源电压：5V,4000系列（CMOS），电源电压：3 -18V,资料网站：,7,相关电路知识,电路原理图绘图规则,通常我们采用专业电路图绘制工具，绘制电路原理图和电路板图，如PROTEL，ORCAD，PROTEUS等，在这些工具中备有种类齐全的元器件库，供设计者选取各种各样标准规格型号的元器件图形，并能以电路电气规则对所绘的电路图进行校对查错，还有具备电路仿真功能等，提高了硬件电路设计效率。,在本实验课程中，我们采用PROTEUS ISIS进行电路设计和调试。,8,相关电路知识,电路原理图绘图规则,器件标号,在电路的绘制过程中，我们需要对元器件进行编号，通常在编号之前要加上字符前缀，以区分各元器件的类别，一般前缀设置的规则如下：,集成电路：U,二极管：D,三极管：Q,电阻：R,电容：C,电感：L,9,相关电路知识,电路原理图绘图规则,电路连线,绘制元器件连线时，有时将需要相连的两个或两个以上的端点不用线连接，而在各自的端点划条短线，分别标上相同的标号，我们称为,网络标号,，用以表示它们是同一条连接线。,在原理图的绘制中，我们还会用到,总线示意线,，用该线将两组或两组以上具有相同网络标号组合的线条连接起来，但线条,没有物理连接的属性,，线条的连接关系仍由网络标号表示。总线示意线,一般用于数据总线、地址总线和控制总线的绘制。,10,相关电路知识,电路原理图绘图规则,对器件电源端和接地端的处理,通常器件电源端口不连线，而是绘上电源端口，电源端口是具有电源属性的图形符号，电源端口上的标号即为网络标号。,集成电路的电源端和接地端通常都是隐含的，在器件图形内部将这两个端点已定义为电源端口属性，网络标号分别为VCC和GND。,11,相关电路知识,微控制系统核心单元电路,基于,MCS-51,单片机外部总线扩展核心单元实用电路,12,相关电路知识,微控制系统核心单元电路,13,相关电路知识,微控制系统核心单元电路,U2为地址总线中A7-A0地址锁存器,U3是程序存储器,U4是数据存储器,U5是地址译码器，用于选通数据存储器或外围接口设备地址,U7是CPU内置串行通信接口的驱动器。,14,相关电路知识,微控制系统核心单元电路,微控制系统的核心单元电路基本上是由,CPU、程序存储器、数据储存器、译码电路,构成，在此电路中引出微控制系统的三总线-,数据总线、地址总线、控制总线,，通过这三总线，CPU按照和外围接口电路相匹配的工作时序，对外围接口进行寻址和数据读写操作。这种总线式的架构可谓是微机系统的模板化架构。,因此，对系统核心单元电路原理的分析是我们接口电路设计的基础。,15,相关电路知识,微控制系统核心单元电路,在对微控制系统核心单元电路分析中，我们除了要了解三总线中各信号线的工作状态、数据传输类型和信号幅度范围等外，还要了解系统的存储结构及系统资源分配。以在编制程序时能定义程序起始地址和数据存取区域，确定中断入口首地址等。由于系统中的存储器地址范围和外围接口设备地址是由硬件设计者按应用要求设计确定的，不同的系统，存储器和外围接口设备地址范围也有可能不相同。,16,电路设计调试工具,PROTEUS简介,Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与虚拟仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：,实现了单片机仿真和SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis-侧重于集成电路的模拟程序)分析。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。,17,电路设计调试工具,PROTEUS简介,支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、MCS51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。,提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态。同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。,具有强大的原理图绘制功能。,总之，该软件是一款集单片机仿真和SPICE分析于一身，虚拟仿真功能较为强大的软件。,18,