电子技术进阶五 Proteus绘制一个Arduino电路图

下面这个图是从说明书中截取的：

这个像蜈蚣一样的元件就是单片机。它有28条腿。

电子器件都是需要供电的。

VCC GND 这两个引脚是主供电的脚。

我们看到两个GND，GND是英文ground 简写，实际接的电源的负极。

我们从上面看到是两个GND，在这个单片机的内部两个GND实际是连在一块的。如果引脚特别多的单片机，会有好几组VCC GND。

例如下面的单片机STM32单片机

我们看到了大量的VDD VSS的引脚，这个VDD和上面的VCC是等同的，VSS和GND是等同的。所以说符号不重要，而是看符号代表的实际意义 其中VSS1 VSS_2 等等是我自己标注的，为了对这几个引脚做区分，避免绘图的时候出错和遗忘，实际所有的都可以标注为VSS。

现在我们回到要学习的ATEMGA328 单片机。

AREF是一个参考电压的引入脚，AVCC是模拟供电输入脚。

这两个都是用在模拟信号输入时用的。

这里出现模拟信号的概念，模拟信号对应于数字信号。

数字信号高低变化，假设供电3.3V 不是0V 就是3.3V 没有中间阶段。

模拟信号则是0~3.3V的一个变化，可以是0~3.3V之间的任何电压。

实际上世界上没有所谓的纯粹数字信号的，看麻省理工的公开课，一位老师讲的很好，

数字信号的转折点（模拟信号）的处理，就是Intel公司赖以发家的本钱。

在从3.3V到0V的高低变化上是需要时间的，再短的时间也是时间，即使是纳秒、微妙。

前面我们学过1秒=1000毫秒=1000000微妙=1000000000纳秒。

假设设备速度快到纳秒级，也就是把1秒的时间分成1000000000份，每份的时间就是我们高低变化的时间。

AVCC是和外部模拟部分的供电一致的，也就是说，如果要求高，要单独供电到这个脚，不要和VCC接在一块（实际上要求不高的电路，AVCC VCC可以接在一块，简化电路）

AREF是参考电压，因为我们开关机或者特殊情况VCC是波动的，也就是不准，但我们测量的模拟信号要非常准确，就需要单独加一个电压给AREF作为模拟信号的基准电压。

AVCC和AREF的不同是：

AVCC是要给单片机内部模拟部分信号电路供电的，需要一定的电流（因为单片机电压是确定的，实际是需要一定消耗功率才能工作，电压乘以电流，电压不变，那么就对电流有要求）

AREF是一个参考电压，不是供电电压，所以需求的电流很小，但对电压的稳定性要求高。

老三部曲，看到复位脚了吗，RESET就是复位的意思。

复位电路就接到这个脚，上面有两节曾经讲过复位电路，可以回头看看，下一步我们也会实际搭建复位电路。

老三部曲之三 晶振电路接口。

电源、复位、晶振我们先把这三个电路连接好。

Step1（step是步骤的意思 对这个词爱不释手，就不写中文了） 添加晶振

Step 2 添加个通用电阻

Step 3 添加个通用的电容

现在从小学三年级就开始学英语，及时许多同学再讨厌他，为了能够对兴趣复杂，我们要把几个电子的单词搞懂：）

Step 4 我们使用的元件栏里面就有了我们添加的几个元件。

Step 5 照葫芦画瓢，我们先把复位电路加上。

这是原始的接法，实际复位电路一个电阻，一个电容就够的，这里为了照顾测试，还有就是考虑可靠性，增加了D2和Reset-EN这两个元件。

D2 这个二极管在这里的作用是，当电容充满电，第二次复位时可以快速把电容的电放掉。

我没有仔细研究过这里，我用stm32这款单片机时，这个二极管一直没有加上，产品也没什么问题，存在两种情况，一个是stm32复位电路内部就集成了这个类似于二极管的电路，另外一个就是电容比较小104（100nf）以下，所以复位总是快速的，感觉不到差异，但是再更高速的电路中D2这个二极管是否要保留，要实验确定。

目前我用就是一个电阻一个电容组成复位电路。现在我们用的Atema328这个单片机，16M左右的速度，所以算是不高的速度。

说到这里，提醒学电子的同学，任何理论上的电路都是不靠谱的，所有的电路都需要经过实际测试确定，只有经过大批量验证的电路才靠谱。

另外，电路的应用范围也是不一致的，假设用在玩具上，复位电路，晶振电路都可以不加，因为很多单片机内部自己有这两套电路，但是假设用在航天上，需要可靠的复位电路，会用专用的复位芯片，甚至做多重冗余设计。

Step 6 放置复位电路元件和符号

这里同学可能有个疑问，为什么输入是VCC，而不是+5V，原始的电路图是+5V。

这是Proteus这个软件的原因，Proteus主要用作仿真，所以把很多实际电路中的东西简化了，比如所有的单片机都需要电源和地（VCC和GND）所以它直接把这两个脚隐藏起来。默认VCC就等于5V，我们为了保持和默认的一致，就直接写VCC就可以，+5V是个符号，VCC也是个符号，这个两个都代表要给其供电5V。

另外还有一个疑问，我们图上是1脚是复位脚，为什么这里29脚是复位脚。

这个也是Proteus的原因，Proteus不可能把所有的公司的所有的单片机都加进来，所以它选用的都是著名公司的最常用的元件，库里面没有直插的ATMEGA328 只有贴片的，这个单片机只是外观和引脚不同了，内部功能还是一致的，所以就借用了贴片的使用。

下一节我们学习Altium会了解，可以电路图一样，封装不一样（外观和体积），这样同样的电路图，可以做出不同的板子来。

Step 7 现在我们双击复位电路的电阻、电容，观察和修改参数，把它们变成我们需要的。

实际这就相当于更换板子上的电阻和电容元件，替换成适合我们用的电阻电容。

从这里我们就可以看出，实际你要进行焊接、拆装、替换，但在proteus这个虚拟硬件实验室中，我们鼠标一点，修改下就完了，所以这种软件还是非常实用。

最后改成了下面这个样子（里面的标号和元件的大小都改成和原始电路图一样的）元件的标号指的是元件的名字，R1 C1 之类的都是元件的标号（名称）。

现在我们分析下复位电路，当VCC（也就是+5V）上电时，通过10K的电阻给C5充电，我们知道，这犹如往一个水桶里倒水，是需要时间的，所以开始水桶里没水，电压就很低，当水倒满后就变成了电源电压，和VCC一样高了，这个时间非常快，要用示波器测量才能看到。

单片机利用这个变化的时间，将内部的程序从头开始运行，这个动作就是复位了。

所以我们看到

上面的横线代表是低电平复位，也就是当单片机正常工作时是高电平，当我们将这个脚拉低一段时间，他就会复位。实际上我们用金属镊子把这个脚对地短路一会，他也会复位的。

所以我们看到上面图上有个RESET_EN的元件，实际就是两个焊盘，我们直接用镊子短路它，就复位了。然后单片机里面的一批开关就噼里啪啦的该开的开，该关的关。然后进入最先的我们设定的状态。

例如机械加工上，铣床的工作台归位，刀头抬起到最高点之类的，这就是复位。

然后我们再设定好进刀步骤，点开始按钮，又开始工作了。

假设不复位，那么刀头一直在下面，你点开始会怎样？肯定是把工件给铣废了。

另一种复位电路是高电平复位

把电容电阻的位置互换一下，就是高电平复位，就是单片机正常工作时，是低电平，

只有我们把这个引脚接高电平（电源电压）一会，他就复位了。

Step 8 晶振电路非常简单，就是把晶振和两个电容一个电阻摆上连起来即可。

晶振电阻先不做解释，严格按照晶振规格书的说明，配套电容电阻即可。真正的工厂中有专门频率计测试晶振。目前现在工艺越来越好，中大型厂家的晶振不贵，也准确。直接使用即可。

另外，有些晶振是不需要两个电容的，内部自带（进阶一我们下载到的原理图 X1 这个晶振就是不带电容的，注意此问题）

Step 9 电源部分稍复杂一点

我们先看下实物图片（此图网络搜索，如侵权，请告知，会及时删除）

1117-5 是个稳压芯片，外部输入一定范围的电压，经过他变化出来是稳定的5V。这种芯片又叫做LDO（low dropout regulator，是一种低压差线性稳压器）LDO已经是一个通用的说法，很多公司都在生产LDO，是一个很大系列的产品族。

我们下载到的电路图供电部分是这样的：

一个插座X1，一个二极管D1，一个1117 LDO U1，还有PC1 PC2 C2 三个电容。

Step 10 添加1117-5.0

Step 11 添加个电解电容

Step 12 添加个插头

待续