单片机与DSP中的PIC 8位单片机的电源和时钟

单片机是一种超大规模集成电路，在该集成电路内有成千上万个晶体管或场效应管，因此，要单片机正常运行，就必须为其提供能量，即为片内的晶体管或场效应管供给电源，使其能工作在相应的状态。　　PIC16F84单片机需要一个5V电源(实际工作电压为40V～60V)。因此，最简单的办法是用三节15V的电池串联供电，也可用整流、稳压方式供电，如图1所示。图1－a为三节电池串联，可得45V左右的电压；图1－b为四节电池串联，又用一硅二极管降压，实际输出电压为54V左右。图1－c为经整流后(整流器图中未画出)将市电交流变为7V～20V的直流电压，再经集成稳压器7805稳压后得到稳定的＋5V电压。图1－d 单片机，全称为微控制器（Microcontroller Unit, MCU），是一种集成了计算机核心部件的集成电路。在这样的芯片中，包含了CPU、内存、定时器、I/O接口等多种功能单元，能够处理各种控制任务。在单片机领域，PIC系列是广泛应用的一类微控制器，特别是8位的PIC16F84，它是很多初学者和工程师入门的首选。 在讨论单片机的电源和时钟系统时，首先需要理解的是电源的重要性。单片机内部的晶体管和场效应管需要稳定的工作电压才能正常工作。对于PIC16F84来说，其额定工作电压范围是4.0V到6.0V，最常见的是使用5V电源。为了获得这个电压，可以采用多种方法。例如，使用三节1.5V的干电池串联，可以得到约4.5V的电压；或者使用四节电池加上一个硅二极管降压，可获得约5.4V的电压。此外，还可以通过整流滤波，将市电AC转换为DC，再经过7805这种集成稳压器，得到稳定的+5V电源。还有一种方法是使用稳压二极管代替集成稳压器，以降低成本，但这种方法可能无法提供足够的电流来驱动大负载，比如LED或其他高电流设备。 在电源配置中，电源引脚（如16F84的引脚14, V+）与地之间需要并联一个0.1μF的电容，这被称为电源去耦电容，用于滤除电源的纹波并抑制噪声，确保单片机的稳定工作。同时，为了防止上电过程中的不稳定状态，MCLR（复位输入脚）通常通过10kΩ的上拉电阻连接到电源，且在需要时可以通过接地实现复位功能。如果上电速度过慢，可能会导致单片机处于不确定状态，此时可以在MCLR和地之间加入一个复位按键，以确保在启动时能可靠复位。 时钟系统是单片机运行的关键，它决定了单片机执行指令的速度。对于PIC16F84，最高时钟频率可达4MHz，降低时钟频率可以节省功耗并减慢执行速度。例如，当时钟频率降至30kHz时，单片机的功耗仅为0.1mA。时钟源的选择有几种常见的方案： 1. **外部时钟输入**（图2-a）：直接从外部引入已产生的振荡信号作为时钟源，适用于对时钟精度要求较高的应用。 2. **内部时钟电路**（图2-b）：使用单片机内部的振荡器，通过外部的电阻R和电容C组成振荡电路。通过调整R和C的值，可以产生不同频率的时钟，例如1.5MHz、600kHz或100kHz。 3. **石英晶体振荡器**（图2-c）：使用片外的石英晶体，可以提供更高精度和更稳定的时钟信号。虽然成本相对较高，但性能更优，如果选择电视机中常见的晶体频率（如3.58MHz），成本可以降低。 单片机的电源和时钟设计是确保其正常工作的基础，电源的稳定性直接影响到单片机的性能和寿命，而时钟的准确性则决定了程序的执行效率。因此，在设计和应用单片机系统时，这两个方面都必须给予充分的重视。