单片机入门（1）连载讲解（外围功能电路）

本系列解释了嵌入式系统开发技术人员所需的基本知识。这些基础知识是硬件和软件技术人员都应该掌握的通用技术知识。

在上一期《单片机简介(1）》)中，我们讲解了单片机的基础知识，本期我们来学习一下单片机必须具备的硬件电路（外围功能电路）这样，我们就可以在下一期挑战实际的单片机了。

“电源”——电源电路

上一期我们了解了单片机的基本组成和工作原理。想必大家对单片机的工作原理都有一个大概的了解。这次，我们将说明微控制器运行所需的硬件电路（外围功能电路）。

我们以瑞萨电子新一代产品通用微控制器“RL78系列（RL78/G14）”）为例。

就像您到目前为止所学的各种电路一样，微控制器需要电源才能工作。因此，诸如电池的电源部分连接到单片机的外部。

请看图1，是“RL78家族（RL78/G14）”的管脚配置，该产品有64个管脚。

电源有 2 个引脚，分别是 13/14 (VSS/EVSS0) 和 15/16 (VDD/EVDD0),

引脚 13 (VSS) 和引脚 14 (EVSS0) 连接到 GND

Pin 15 VDD 和 pin 16 (EVDD0) 接电源正极

参考“RL78 系列（RL78/G14）”数据手册（或硬件手册），您会发现“电源电压 VDD = 1.6～5.5 V”。这表示当电源电压在1.6V和5.5V之间时，可以保证单片机的正常工作。这个电压范围称为工作电源电压。在一些单片机数据手册中两个模拟信号如何同时输入到单片机，这个范围称为推荐工作电压范围。

图 1：“RL78 系列（RL78/G14）”（64 针）的引脚连接图

图 2 是“RL78 系列 (RL78/G14）”) 的电源引脚连接示例。

连接到引脚 15 的 C1 称为旁路电容。可防止因瞬时大电流引起的电源电压下降而导致单片机误动作。通常选择0.01μF～0.1μF的陶瓷电容作为旁路电容。

“RL78/G14”内部电路的工作电压是通过内部稳压器调节电源电压得到的。内部电路的工作电压为1.8 或2.1V。为保证内部稳压器的稳定性，电容 C2 也连接到引脚 12。

图 2：“RL78 系列（RL78/G14）”（64 针）的电源电路连接示例

“总司令”——振荡电路

正如在《数字电路导论》③中提到的，时序电路与时钟信号（CK）的上升沿（信号从 L→H 变化）或下降沿（信号从 H→L 变化）同步工作。单片机是由时序电路组成的，所以需要外接振荡电路来提供时钟信号。这种从微控制器外部输入的时钟信号称为“外部时钟信号”。

图 3 是单片机示例（RL78/G14） 连接到振荡器电路。

X1和X2之间连接一个晶体振荡器。

从图中可以看出，一个外部时钟信号可以驱动单片机中的两个时钟振荡器。

主时钟振荡器主要用作CPU的工作时钟

子时钟振荡器主要用作外围电路的工作时钟和实时时钟

图3：振荡电路的作用

在内部外围功能非常强大的“RL78家族（RL78/G14）”中，有一个频率偏差仅为1%的高精度振荡电路两个模拟信号如何同时输入到单片机，因此无需提供时钟信号时钟产生电路称为“内部振荡器”，由于不需要外部振荡器电路，减少了设计过程，降低了成本。

与此类似，只要有“内部振荡器”，可能会认为“不需要外部时钟信号”。但实际上，在电子表中，振荡器是如何选择使用的呢？