嵌入式硬件系统中的基础电子线路设计PPT课件
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靠并且具有监控CPU运行的能力。在使用 中应根据电路板的空间、电源电压特性、 系统运行现场等情况，
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综合考虑而定。般有以下几条可供参考： （1）在使用微分型复位电路并且使用稳压
电源时，应考虑在电容输入端加入适当的电 感以减少负载突变而引起的干扰复位脉冲的 产生。在电路板空间有限的情况下可以选用 此复位电路。
（DCXO）等。
28
(1)普通晶体谐振器（SPBaidu NhomakorabeaO） 可产生10-5～10-4量级的频率精度， 标准频率—100MHZ， 频率稳定度是±100ppm。 SPXO没有采用任何温度频率补偿措施，
价格低廉， 通常用作微处理器的时钟器件。 封装尺寸范围从21×14×6mm及
5×3.2×1.5mm。
17
（2）在使用积分型复位电路时， 一方面应着重考虑上电复位时电源电压的上
升率，特别在电源电压上升率较小时，应考 虑用较为复杂的比较型复位电路。 另一方面应考虑电路是否有降压举措以降低 功耗，若有则应考虑二极管的正向压降对复 位电路的影响。
18
（3）在设计比较器型复位电路时，应着重考 虑电源电压的波动性。当系统工作在恶劣环境 下时，外界干扰的窜入可能引起毛刺电压，从 而导致不正常的复位。为此有必要根据手刺电 压的峰峰值以及脉宽采取以下措施：
晶体的品质、切割取向、晶体振子的 结构及电路形式等，共同决定谐振器的性 能。
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3. 晶体谐振器的分类： 国际电工委员会（IEC）将石英晶体谐振
器分为4类： ①普通晶体振荡（TCXO）， ②电压控制式晶体谐振器（VCXO）， ③温度补偿式晶体振荡（TCXO）， ④恒温控制式晶体振荡（ OCXO）。 目前发展中的还有数字补偿式晶体损振荡
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常见的复位电路
目前为止，复位电路主要有四种类型： （1）微分型复位电路； （2）积分型复位电路； （3）比较器型复位电路； （4）看门狗型复位电路。
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（1）微分型复位电路
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（2）积分型复位电路
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（3）比较器型复位电路
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（4）看门狗型复位电路 看门狗型复位电路主要利用CPU正常工作时
等。
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(4)恒温控制式晶体谐振器（OCXO） 将晶体和振荡电路置于恒温箱中，以消除环境
温度变化对频率的影响。 OCXO频率精度是10−7～10-8量级，对某些
特殊应用甚至达到更高。 频率稳定性在四种类型谐振器中最高。
32
4.石英晶体振荡电路的形式 石英晶体振荡电路的形式是多种多样的，但其
2. 石英晶体振荡器简介 石英晶体振荡器也称石英晶体谐振器，它用
来稳定频率和选择频率，是一种可以取代LC谐 振回路的晶体谐振元件。
石英晶体振荡器广泛地应用在电视机、影 碟机、录像机、无线通讯设备、电子钟表、数 字仪器仪表等电子设备中。
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石英晶体谐振器是由品质因素极高的 石英晶体振子（即谐振器和振荡电路）组 成。
第七章 嵌入式硬件系统中的基础 电子线路设计
7.6 复位电路
为确保系统中电路稳定可靠工作，复 位电路是必不可少的一部分，复位电路的第 一功能是上电复位。
一般微机电路正常工作需要供电电源 为5V±5%，即4.75～5.25V。
由于微机电路是时序数字电路，它需要 稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有 当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡 器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电 路开始正常工作。
（a）当毛剌电压峰峰值没有达到电源电压的 正常值与系统正常工作所需最低电压值之差时 ，可适当降低比较器的复位电压下限；
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（b）当毛刺电压峰峰值超过电源电压的正常 值与系统正常工作所需电压之差时，一方面应 采取措施降低毛刺电压，另一方面应采用较为 复杂的比较器型上电复位电路（如图 ）。
20
（4）在选用或自己设计Watchdog型复位电 路时，应注意输入Watchdog的“喂狗”信 号应该是沿信号，而不是电平信号，同时应 考虑撤销复位电压的电源电压值应大于系统 最小正常电压值。
以Maxim公司生产的MAX813L为例。 MAX813L具有上电复位、Watchdog输出、
掉电电压监视、手动复位四大功能。
13
，WDI（Watchdog Input）主要是作为Watchdog计数 器重定用的。在1.6秒内若CPU不触发复位看门狗定时 器，则WDO（Watchdog Output）将输出低电平。
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7.7 系统的振荡发生电路设计
7.7.1 石英晶体及其振荡电路 1. 石英晶体 将二氧化硅（SiO2）结晶体按一定的方向
切割成很薄的晶片, 再将晶片两个对应的表面 抛光和涂敷银层, 并作为两个极引出管脚, 加以 封装, 就构成石英晶体谐振器。 其结构示意图 和符号如图。
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(2)电压控制式晶体谐振器（VCXO） 精度是10−6～10-5量级， 频率范围1~30MHz。 低容差谐振器的频率稳定度是±50ppm。 通常用于锁相环路。 封装尺寸14×10×3mm。
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(3)温度补偿式晶体谐振器（TCXO） 采用温度敏感器件进行温度频率补偿， 频率精度达到10−7～10-6量级， 频率范围1—60MHz， 频率稳定度为±1～±2.5ppm， 封装尺寸从30×30×15mm至11.4×9.6×3.9mm 通常用于手持电话、蜂窝电话、双向无线通信设备
，定时复位计数器，使得计数器的值不超过 某一值；当CPU不能正常工作时，由于计数 器不能被复位，因此其计数会超过某一值， 从而产生复位脉冲，使得CPU恢复正常工作 状态。
11
典型应用的Watchdog复位电路如图。
此复位电路的可靠性主要取决于软件设计。
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专用复位芯片简介（MAX813L） 目前，在市场上有许多流行的专用复位芯片，
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复位电路设计时的注意点
在各种复位电路中，
微分复位电路简单，但易引入干扰没有监 控CPU运行的能力；
积分复位电路简单可靠，但由于对电源电 压波动不敏感，从而有可能出现CPU由于 电源电压的瞬间过低而造成工作不正常的 情况；
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比较器复位电路电路较复杂，工作可靠； Watchdog复位电路电路较复杂，工作可
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综合考虑而定。般有以下几条可供参考： （1）在使用微分型复位电路并且使用稳压
电源时，应考虑在电容输入端加入适当的电 感以减少负载突变而引起的干扰复位脉冲的 产生。在电路板空间有限的情况下可以选用 此复位电路。
（DCXO）等。
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(1)普通晶体谐振器（SPBaidu NhomakorabeaO） 可产生10-5～10-4量级的频率精度， 标准频率—100MHZ， 频率稳定度是±100ppm。 SPXO没有采用任何温度频率补偿措施，
价格低廉， 通常用作微处理器的时钟器件。 封装尺寸范围从21×14×6mm及
5×3.2×1.5mm。
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（2）在使用积分型复位电路时， 一方面应着重考虑上电复位时电源电压的上
升率，特别在电源电压上升率较小时，应考 虑用较为复杂的比较型复位电路。 另一方面应考虑电路是否有降压举措以降低 功耗，若有则应考虑二极管的正向压降对复 位电路的影响。
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（3）在设计比较器型复位电路时，应着重考 虑电源电压的波动性。当系统工作在恶劣环境 下时，外界干扰的窜入可能引起毛刺电压，从 而导致不正常的复位。为此有必要根据手刺电 压的峰峰值以及脉宽采取以下措施：
晶体的品质、切割取向、晶体振子的 结构及电路形式等，共同决定谐振器的性 能。
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3. 晶体谐振器的分类： 国际电工委员会（IEC）将石英晶体谐振
器分为4类： ①普通晶体振荡（TCXO）， ②电压控制式晶体谐振器（VCXO）， ③温度补偿式晶体振荡（TCXO）， ④恒温控制式晶体振荡（ OCXO）。 目前发展中的还有数字补偿式晶体损振荡
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常见的复位电路
目前为止，复位电路主要有四种类型： （1）微分型复位电路； （2）积分型复位电路； （3）比较器型复位电路； （4）看门狗型复位电路。
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（1）微分型复位电路
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（2）积分型复位电路
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（3）比较器型复位电路
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（4）看门狗型复位电路 看门狗型复位电路主要利用CPU正常工作时
等。
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(4)恒温控制式晶体谐振器（OCXO） 将晶体和振荡电路置于恒温箱中，以消除环境
温度变化对频率的影响。 OCXO频率精度是10−7～10-8量级，对某些
特殊应用甚至达到更高。 频率稳定性在四种类型谐振器中最高。
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4.石英晶体振荡电路的形式 石英晶体振荡电路的形式是多种多样的，但其
2. 石英晶体振荡器简介 石英晶体振荡器也称石英晶体谐振器，它用
来稳定频率和选择频率，是一种可以取代LC谐 振回路的晶体谐振元件。
石英晶体振荡器广泛地应用在电视机、影 碟机、录像机、无线通讯设备、电子钟表、数 字仪器仪表等电子设备中。
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石英晶体谐振器是由品质因素极高的 石英晶体振子（即谐振器和振荡电路）组 成。
第七章 嵌入式硬件系统中的基础 电子线路设计
7.6 复位电路
为确保系统中电路稳定可靠工作，复 位电路是必不可少的一部分，复位电路的第 一功能是上电复位。
一般微机电路正常工作需要供电电源 为5V±5%，即4.75～5.25V。
由于微机电路是时序数字电路，它需要 稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有 当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡 器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电 路开始正常工作。
（a）当毛剌电压峰峰值没有达到电源电压的 正常值与系统正常工作所需最低电压值之差时 ，可适当降低比较器的复位电压下限；
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（b）当毛刺电压峰峰值超过电源电压的正常 值与系统正常工作所需电压之差时，一方面应 采取措施降低毛刺电压，另一方面应采用较为 复杂的比较器型上电复位电路（如图 ）。
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（4）在选用或自己设计Watchdog型复位电 路时，应注意输入Watchdog的“喂狗”信 号应该是沿信号，而不是电平信号，同时应 考虑撤销复位电压的电源电压值应大于系统 最小正常电压值。
以Maxim公司生产的MAX813L为例。 MAX813L具有上电复位、Watchdog输出、
掉电电压监视、手动复位四大功能。
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，WDI（Watchdog Input）主要是作为Watchdog计数 器重定用的。在1.6秒内若CPU不触发复位看门狗定时 器，则WDO（Watchdog Output）将输出低电平。
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7.7 系统的振荡发生电路设计
7.7.1 石英晶体及其振荡电路 1. 石英晶体 将二氧化硅（SiO2）结晶体按一定的方向
切割成很薄的晶片, 再将晶片两个对应的表面 抛光和涂敷银层, 并作为两个极引出管脚, 加以 封装, 就构成石英晶体谐振器。 其结构示意图 和符号如图。
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(2)电压控制式晶体谐振器（VCXO） 精度是10−6～10-5量级， 频率范围1~30MHz。 低容差谐振器的频率稳定度是±50ppm。 通常用于锁相环路。 封装尺寸14×10×3mm。
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(3)温度补偿式晶体谐振器（TCXO） 采用温度敏感器件进行温度频率补偿， 频率精度达到10−7～10-6量级， 频率范围1—60MHz， 频率稳定度为±1～±2.5ppm， 封装尺寸从30×30×15mm至11.4×9.6×3.9mm 通常用于手持电话、蜂窝电话、双向无线通信设备
，定时复位计数器，使得计数器的值不超过 某一值；当CPU不能正常工作时，由于计数 器不能被复位，因此其计数会超过某一值， 从而产生复位脉冲，使得CPU恢复正常工作 状态。
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典型应用的Watchdog复位电路如图。
此复位电路的可靠性主要取决于软件设计。
12
专用复位芯片简介（MAX813L） 目前，在市场上有许多流行的专用复位芯片，
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复位电路设计时的注意点
在各种复位电路中，
微分复位电路简单，但易引入干扰没有监 控CPU运行的能力；
积分复位电路简单可靠，但由于对电源电 压波动不敏感，从而有可能出现CPU由于 电源电压的瞬间过低而造成工作不正常的 情况；
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比较器复位电路电路较复杂，工作可靠； Watchdog复位电路电路较复杂，工作可