外部晶振、复位按键、唤醒按键、扩展排针原理图详解

news2024/10/7 2:32:37

前言：本文对外部晶振、复位按键、唤醒按键、扩展排针原理图详解。本文使用的MCU是GD32F103C8T6

外部晶振原理图

复位按键、唤醒按键原理图

扩展排针部分原理图

外部晶振原理图

如下图，两个外部晶振，分别是8M（主晶振）和32.768KHz，两个前面都包括了两个启动电容（启动电容一般是20pF），还有晶振本体，只不过在电阻上，8M的这个晶振，多了一颗R3（1兆欧）电阻（这个电阻主要是用来消除谐波和干扰），右边晶振没有加电阻是因为单片机内部已经集成了一颗并联的高阻值的电阻，所以在外部就不需要另外加了。

具体来说，8MHz 的晶振 (主晶振) 通常在微处理器或微控制器中用作主时钟，而 32.768KHz 的晶振则可能用于实时时钟 (RTC) 等低功耗应用。这两种晶振可能需要不同的电路设计和布局，以确保它们的稳定性和精度。

8MHz 的晶振 (主晶振) 上的电阻 R3 (1兆欧)，它可能被用来帮助抑制晶振的谐波和干扰，同时保证晶振的稳定性。这是一个常见的实践，特别是对于高频晶振来说。

对于 8MHz 的主晶振，添加一个 1兆欧的电阻 R3 是一个常见的做法，目的是帮助抑制晶振的谐波和干扰，同时保证晶振的稳定性。在高频率的晶振电路中，谐波和干扰可能会对系统的性能产生负面影响，因此采取措施来抑制这些干扰非常重要。这样的电阻通常被称为“接入电阻”（load resistor），它在晶振的输出端和地之间形成一个电阻分压网络，有助于稳定晶振的振荡行为。此外，接入电阻还有助于限制晶振的启动时间和稳定性，确保其在工作范围内能够可靠振荡。

对于低频晶振（比如 32.768KHz 的 RTC 晶振），一般来说，不需要添加类似的接入电阻。低频晶振通常在低功耗应用中使用，例如实时时钟 (RTC) 电路，精确度和稳定性对于这种应用来说非常重要，但对于抑制谐波和干扰的要求通常没有高频晶振那么严格。

外部晶振电路通常都会包括两个启动电容。这些启动电容一般都是 20pF，用于帮助晶振启动和稳定振荡。启动电容连接在晶振的输入和输出引脚之间，其作用是提供初始的电荷储存和电流流动，以帮助在启动阶段引起晶体振荡。这些电容可以改变晶振的频率和稳定性，所以选择适当的启动电容对于正确的晶振运行是很重要的。

通常，在晶振电路中，使用相同值的启动电容并连接到晶体振荡器的两个引脚上。其中一个引脚通常被称为“振荡器输入”或“晶体输入”（Crystal Input），而另一个引脚通常被称为“振荡器输出”或“晶体输出”（Crystal Output）。这种布置有助于提供对称的电荷分布，稳定振荡的条件。

需要注意的是，启动电容的具体值可能因晶振的频率和设计要求而有所变化。在某些应用中，根据实际需要，启动电容的值可能会有所调整。

复位按键、唤醒按键原理图

如下图中，上面为复位按键原理图，下面为唤醒按键原理图

复位按键：接收到低电平时会复位，复位按键引脚NRST（与单片机NRST引脚相连），当复位按键引脚输出一个低电平信号（单片机NRST接收到低电平信号），单片机程序不管运行到哪里就会从头开始运行。当刚上电时电容没有充电，然后给电容充电，所以电阻R1和电容C20之间的电压由0开始指数增加，当上升到高电平时程序开始正常运行，电容的作用就是缓冲（要不然就是直线上升电压，会对单片机有一定冲击）。开关闭合时，电阻R1和电容C20之间的电位为0，单片机就复位了

唤醒按键：开关未闭合时为0，开关闭合时为高电平（直线上升），整体就类似一个方波信号

在一般的设计中，复位按键通常被连接到芯片的复位引脚 (NRST)。复位按键的一个端口被连接到NRST引脚，另一个端口连接到地（GND），以形成一个按键电路。当按下复位按键时，将会将NRST引脚拉低，从而引起芯片的复位。

另外，唤醒按键可以使用芯片的GPIO引脚来实现。您可以将唤醒按键与特定的GPIO引脚相连。在代码中，您可以配置该GPIO引脚为输入模式，并启用外部中断功能。当按下唤醒按键时，引脚状态发生变化，触发外部中断，从而可以实现唤醒操作并执行相应的代码。需要根据具体的需求和硬件设计来选择复位按键和唤醒按键的引脚，并在代码中进行相应的配置和处理。