单片机是嵌入式系统的核心元件，使用单片机的电路要复杂得多，但在更改和添加新功能时，带有单片机的电路更加容易实现，这也正是电器设备使用单片机的原因。那么在单片机电路的设计中需要注意的难点有哪些？你都解决了吗？下面分享10个单片机电路设计中的难点，一起来学习吧~

1、单片机上拉电阻的选择

大家可以看到复位电路中电阻R1=10k时RST是高电平 ，而当R1=50时RST为低电平，很明显R1=10k时是错误的，单片机一直处在复位状态时根本无法工作。出现这样的原因是由于RST引脚内含三极管，即便在截止状态时也会有少量截止电流，当R取的非常大时，微弱的截止电流通过就产生了高电平。

2、LED串联电阻的计算问题

通常红色贴片LED：电压1.6V-2.4V，电流2-20mA，在2-5mA亮度有所变化，5mA以上亮度基本无变化。

3、端口出现不够用的情况

这时可以借助扩展芯片来实现，比如三八译码器74HC138来拓展。

4、滤波电容

滤波电容分为高频滤波电容和低频滤波电容。

1、高频滤波电容一般用104容（0.1uF），目的是短路高频分量，保护器件免受高频干扰。普通的IC（集成）器件的电源与地之间都要加，去除高频干扰（空气静电）。

2、低频滤波电容一般用电解电容（100uF），目的是去除低频纹波，存储一部分能量，稳定电源。大多接在电源接口处，大功率元器件旁边，如：USB借口，步进电机、1602背光显示。耐压值至少高于系统最高电压的2倍。

5、三极管的作用

1）开关作用：

LEDS6为高电平时截止，为低电平时导通。

限流电阻的计算：集电极电流为I，则基极电流为I/100（这里涉及到放大作用，集电极电流是基极的100倍），PN结电压0.7V，R=(5-0.7)/(I/100)

2）放大作用：集电极电流是基极电流的100倍

3）电平转换：

当基极为高电平时，三极管导通，右侧的导线接地为低电平，当基极为低电平时，三极管截止，输出高电平。

6、数码管的相关问题

数码管点亮形成的数字由a,b,c,d,e,f,e,dp(小数点）构成，字模及真值表如上图。

7、电流电压驱动问题

由于单片机输出有限，当负载很多的时候需要另外加驱动芯片 ，比如74HC245。

8、上拉电阻

上拉电阻选取原则

1、从节约功耗及芯片灌电流能力考虑应当足够大；电阻大，电流小。
2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小；电阻小，电流大。
3、对于高速电路，过大的上拉电阻可能会导致边沿变平缓。

综合考虑：上拉电阻常用值在1K到10K之间选取，下拉同理。

上下拉电阻，上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平，下拉同理。

1）电平转换，提高输出电平参数值。
2）OC门必须加上拉电阻才能使用。
3）加大普通IO引脚驱动能力。
4）悬空引脚上下拉抗干扰。

9、晶振和复位电路

晶振电路

1）晶振选择：

根据实际系统需求选择，6M，12M，11.0592M，20M等待。

2）负载电容：

对地接2个10到30pF的电容即可，常用20pF。

3）万用表测晶振：

直接用红表笔对晶振引脚，黑表笔接GND，测量电压即可。复位电路把单片机内部电路设置成为一个确定的状态，所有的寄存器初始化。

51单片机的复位时间大约在2个机械周期左右，具体需要看芯片数据手册。一般通过复位芯片或者复位电路，具体的阻容参数的计算，通过google查找。

10、按键抖动及消除

按键也是机械装置，在按下或放开的一瞬间会产生抖动，如下图：

消除方法有两种：软件除抖和硬件除抖，其中硬件除抖是应用了电容对高频信号短路的原理。

软件除抖是检测出键闭合后执行一个延时程序，产生5ms～10ms的延时，让前沿抖动消失后再一次检测键的状态，如果仍保持闭合状态电平，则确认为真正有键按下。

在入门单片机时，想必大家都都会遇到一下这种情况：

unsigned char a = 0x12;
unsigned char b = 0x34;
unsigned int c = 0;

如何把两个8位数据合在一起变成16位数据呢？

一般情况下大家都会这样做，我最初是也是这么做的。

方法1 【使用移位指令】

 int c = (a<<8)|b;

方法2 【使用指针】

unsigned char *cptr;
cptr = (unsigned char*)(&d);
cptr[0] = a;
cptr[1] = b;

方法3 【强制指针类型转换】

*((unsigned char*)(&d)) = a;
*((unsigned char*)(&d)+1) = b;
或
((unsigned char*)(&d))[0] = a;
((unsigned char*)(&d))[1] = b;

以上这三种方法都是没有错误的，但在keil编译器中编译出的结果是不一样的。第三种方法编译出的代码会更简洁。

今天就交给大家第4种方法

方法4 【联合体】

typedef union{
unsigned int i;
unsigned char c[2];
}u_int;
unsigned char dH = 0x11, dL=0x22;
unsigned int d;
u_int ud;
ud.c[0] = dH;
ud.c[1] = dL;
d = ud.i;
此时d = 0x1122;

这里就是利用了联合体union的特性来实现把两个8位数据合并成一个16位数据的方法。在C语言里操作指针最容易出现错误，所以在遇到这样类似的问题，大家不妨使用联合体的方式进行处理数据，既不容易出现错误，生成的代码又简洁。

在单片机系统里，按键是常见的输入设备，在本文将介绍几种按键硬件、软件设计方面的技巧。一般的在按键的设计上，一般有四种方案。

一是 GPIO 口直接检测单个按键，如图1.1所示;

二是按键较多则使用矩阵键盘，如图1.2所示;

三是将按键接到外部中断引脚上，利用按键按下产生的边沿信号进行按键检测，如图1.3所示;

四是利用单片机的 ADC，在不同的按键按下后，能够使得 ADC 接口上的电压不同，根据电压的不同，则可以识别按键，如图 1.4 所示。

在以上四种设计上，各有优点和不足。

第一种，是最简单和最基础的，对于单片机初学者很容易理解和使用，但是缺点是，需要在主循环中不断检测按键是否按下，并且需要做消抖处理。若主循环中某个函数任务占用时间较长，则按键会有不同程度的“失灵”。

第二种，优点是能够在有限的 GPIO 情况下，扩展尽可能多的按键。但缺点同上，需要不停检测按键是否按下。

第三种，是效率最高，不需要循环检测按键是否按下，但是缺点是，需要单片机有足够的外部中断接口以供使用。

第四种，优点是，只需要单片机的一个 ADC 接口，一根线，就能对多个按键进行识别，缺点是按键一旦内部接触不良，则可能按键串位，且按键产生的抖动，会造成一定的识别错误。

在以上的三种常见按键设计的基础上，现在分享我学习和工作中总结的按键方案。

改进一：在原方案一的基础上，加上与门电路，使得任何一个按键按下，都能产生中断，然后在中断里面识别是哪个按键被按下。因此不需要循环扫描，大大提高了效率。方案如图 1.5 所示。只需要每个按键对应地增加一个二极管，利用二极管的线与特性，可以实现按下任何按键，都能产生中断信号，但是按键之间互不影响。二极管选用普通整流二极管即可，本人亲测可行。

改进二：在原有的 ADC 按键的基础上，也可用增加二极管的方式，实现按键中断，并在中断服务程序里进行 AD 转换，从而识别按键。电路如图 1.6 所示。

改进三：因为按键不可避免的有抖动，因此按键消抖可以通过硬件消抖和软件消抖。现在分享一个十分简单且有效的硬件消痘方法：给按键并联一个 104 左右的电容。软件上基本不用处理即可避免抖动。

改进四：在按键扫描检测的方案下，如果主循环中有某个函数占用时间较长，则按键会发生或长或短的“失灵”，现分享我的一个解决方案。将按键扫描放到定时器中断里面，这样就可周期性地检测按键按下情况，不受主循环的影响。并且，能解析出按键的不同状态，即按下、按住、弹起、未按下这四种状态，用以实现更丰富的功能。

但需注意两点：

一是定时器的定时时间，不可过长也不可过短，过长容易检测不到按下，过短会占用大量时间资源。

二是中断服务程序需简单明了，只做检测用，通过全局变量传递，在主循环内完成按键响应，中断服务函数内尽量不要占用太多时间。

对于单片机程序占了多少字节？单片机还剩多少存储空间？

想必你看到这篇文章时对这两个问题也很迷糊吧，接下来我就把自己所了解到的关于单片机程序占用空间大小的问题做一个整理，方便自己也方便他人。

1、STM32类单片机在程序编译后会出现下面图片中所示内容

上图中分别有Code、RO-data、RW-data、ZI-data，

Code：表示所要执行的代码，程序中所有的函数都位于此处。

RO-data：表示只读数据，程序中所定义的全局常量数据和字符串都位于此处。

RW-data：表示已初始化的读写数据，程序中定义并且初始化的全局变量和静态变量位于此处。

ZI-data：表示未初始化的读写数据，程序中定义了但没有初始化的全局变量和静态变量位于此处。

通过上面的描述就可以看出：

• 下载到单片机FLASH的程序是：Code+RO-data+RW-data（上图中数据为字节数，kb=byte/1024）；

• 运行在RAM中的数据是：

  RW-data+ZI-data；

2、51类单片机编译后会有如下画面

上图分别有data、xdata、const、code。

data：片内RAM区消耗。

xdata：片内扩展区RAM区消耗。

code：表示所要执行的代码，程序中所有的函数都位于此处。

下载到单片机FLASH中的程序大小为：code+const

下载到单片机RAM的大小为：data+xdata