單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統集成到一個芯片上。相當于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。

單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統、家用電器等。

單片機是嵌入式系統的核心元件，使用單片機的電路要復雜得多，但在更改和添加新功能時，帶有單片機的電路更加容易實現，這也正是電器設備使用單片機的原因。那么在單片機電路的設計中需要注意的難點有哪些？

一、單片機上拉電阻的選擇

大家可以看到復位電路中電阻R1=10k時RST是高電平 ，而當R1=50時RST為低電平，很明顯R1=10k時是錯誤的，單片機一直處在復位狀態時根本無法工作。出現這樣的原因是由于RST引腳內含三極管，即便在截止狀態時也會有少量截止電流，當R取的非常大時，微弱的截止電流通過就產生了高電平。

二、LED串聯電阻的計算問題

通常紅色貼片LED：電壓1.6V-2.4V，電流2-20mA，在2-5mA亮度有所變化，5mA以上亮度基本無變化。

三、端口出現不夠用的情況

這時可以借助擴展芯片來實現，比如三八譯碼器74HC138來拓展。

四、濾波電容

濾波電容分為高頻濾波電容和低頻濾波電容。

1、高頻濾波電容一般用104容（0.1uF），目的是短路高頻分量，保護器件免受高頻干擾。普通的IC（集成）器件的電源與地之間都要加，去除高頻干擾（空氣靜電）。

2、低頻濾波電容一般用電解電容（100uF），目的是去除低頻紋波，存儲一部分能量，穩定電源。大多接在電源接口處，大功率元器件旁邊，如：USB借口，步進電機、1602背光顯示。耐壓值至少高于系統最高電壓的2倍。

五、三極管的作用

1、開關作用：

LEds6為高電平時截止，為低電平時導通。

限流電阻的計算：集電極電流為I，則基極電流為I/100（這里涉及到放大作用，集電極電流是基極的100倍），PN結電壓0.7V，R=(5-0.7)/(I/100)

2、放大作用：集電極電流是基極電流的100倍

3、電平轉換：

當基極為高電平時，三極管導通，右側的導線接地為低電平，當基極為低電平時，三極管截止，輸出高電平。

六、數碼管的相關問題

數碼管點亮形成的數字由a,b,c,d,e,f,e,dp(小數點）構成，字模及真值表如上圖。

七、電流電壓驅動問題

由于單片機輸出有限，當負載很多的時候需要另外加驅動芯片 ，比如74HC245。

八、上拉電阻

上拉電阻選取原則

1、從節約功耗及芯片灌電流能力考慮應當足夠大；電阻大，電流小。

2、從確保足夠的驅動電流考慮應當足夠小；電阻小，電流大。

3、對于高速電路，過大的上拉電阻可能會導致邊沿變平緩。

綜合考慮：上拉電阻常用值在1K到10K之間選取，下拉同理。

上下拉電阻，上拉就是將不確定的信號通過一個電阻嵌位在高電平，下拉同理。

1、電平轉換，提高輸出電平參數值。

2、OC門必須加上拉電阻才能使用。

3、加大普通IO引腳驅動能力。

4、懸空引腳上下拉抗干擾。

九、晶振和復位電路

晶振電路

1、晶振選擇：

根據實際系統需求選擇，6M，12M，11.0592M，20M等待。

2、負載電容：

對地接2個10到30pF的電容即可，常用20pF。

3、萬用表測晶振：

直接用紅表筆對晶振引腳，黑表筆接GND，測量電壓即可。復位電路

把單片機內部電路設置成為一個確定的狀態，所有的寄存器初始化。

51單片機的復位時間大約在2個機械周期左右，具體需要看芯片數據手冊。

一般通過復位芯片或者復位電路，具體的阻容參數的計算，通過google查找。

十、按鍵抖動及消除

按鍵也是機械裝置，在按下或放開的一瞬間會產生抖動，如下圖：

消除方法有兩種：軟件除抖和硬件除抖，其中硬件除抖是應用了電容對高頻信號短路的原理。

軟件除抖是檢測出鍵閉合后執行一個延時程序，產生5ms～10ms的延時，讓前沿抖動消失后再一次檢測鍵的狀態，如果仍保持閉合狀態電平，則確認為真正有鍵按下。

審核編輯：湯梓紅