13. Приведите схему сброса (инициации) мк и дайте краткое её описание.

Запуск устройства с ОМК должен происходить после того, как установилось требуемое значение напряжения питания после его включения. Поэтому в устройствах применяют простую схему сброса (инициализации) ОМК при включении напряжения питания (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Формирование сигнала сброса микропроцессора

В этой схеме активный уровень сигнала сброса устанавливается или при нажатии кнопки, или при включении питания. При включении питания напряжения сброса начинает возрастать за счёт заряда конденсатора. Активный (низкий) уровень сигнала «Сброс» будет существовать, пока напряжение на конденсаторе не возрастёт до значения переключения схемного элемента на входе сброса в МП. Это примерно через 2,2 мс после включения напряжения питания (tзад = 2,2(R1 + R2)C = 2,2×10,1×103 ×0,1×10–6 » 2,2 мс). Дальнейшее возрастание напряжения на входе сброса уже не является активным значением сигнала «Сброс», и МП начинает функционировать.

То же, если нажата кнопка «Сброс», – конденсатор быстро разряжается через сопротивление 100 Ом, ограничивающее разрядный ток, и после отпускания кнопки опять заряжается, уходя от уровня нулевого напряжения до значения переключения схемного элемента в МП. Этого времени должно быть достаточно для установления стабильного значения напряжения питания и требуемой частоты тактового генератора. И, сигнал сброса оканчивается и начинает функционировать микропроцессор.

14. Приведите схемы подключения внешнего источника тактовых импульсов и дайте краткое их описание.

Для задач, требующих высокой точности установки частоты тактового генератора (часы реального времени, интерфейс микроконтроллера с другими устройствами, и т. п.) в качестве внешнего элемента используют кварцевый резонатор, что позволяет получить относительную нестабильность частоты не более 0,001–0,01 %. Типовая схема подключения кварцевого резонатора показана на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 – Типовая схема подключения кварцевого резонатора

Номиналы ёмкостей в схеме приводятся в документации производителя МП-компонента (единицы – сотни пикофарад). Иногда в качестве нижнего конденсатора используют подстроечный, что позволяет точно установить частоту тактового генератора. В некоторых случаях параллельно кварцевому резонатору подключают резистор большого номинала (несколько мегаом), что обуславливает устойчивую работу тактового генератора.

Недостаток данной схемы – это внешние компоненты и механическая хрупкость кварцевого резонатора. В ряде случаев вместо кварцевого резонатора применяют керамические компоненты – фильтр на основе пьезоэлементов или на основе поверхностной акустической волны (ПАВ-фильтры). Такие элементы более устойчивы к ударной механической нагрузке, часто имеют встроенные конденсаторы, хотя таким генераторам присуща большая относительная нестабильность частоты (примерно 0,1–0,5 %).

Другой способ задания частоты генерации – это использование RC-компонентов

(рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 – Типовая схема подключения RC-компонентов

Частота генерации определяется постоянной времени RC-цепи, но общей формулы для расчёта частоты генерации нет вследствие нелинейности импеданса по входу МК-компонента. Номиналы резистора и конденсатора указываются в руководстве по применению МП-компонента.

Это наиболее дешёвый способ задания частоты и наименее точный. Нестабильность частоты такого генератора порядка десятков процентов.

Кроме указанного, тактовые импульсы могут быть поданы от внешнего генератора. В этом случае можно задать любую частоту синхронизации МП-компонента за счёт соответствующей установки частоты внешнего генератора. Также, иногда в МП-компонентах могут быть встроенные RC- или кольцевые генераторы. Работой внутреннего тактового генератора управляют путём программирования соответствующего регистра конфигурации, которое производится вместе с программированием памяти программ МП-компонента.