MCU基本电路的运作原理详解

图8-26是微控制器MCU（U7，又称单片机）的基本工作条件电路，包括供电电源、复位电路和晶振电路，与操作显示面板的信号端子电路，与上位机（如PLC或其他变频器）的RS485通信电路，MCU外挂存储器电路等。J4、J5、J6端子为厂用插口，用于监控MCU的运行状态，或写入/读出MCU的内部程序，用于设备出厂前的调试等用途。

本例机型的MCU器件采用100引脚M30800FCFP芯片，其中部分引脚未被利用，处于空置状态，在图8-26中以Nc（空）标注。MCU芯片采用5V供电电源，有主、副时钟两套时钟电路，主时钟振荡频率为20MHz，副时钟振荡频率为50kHz。

[MCU的复位电路]对MCU（单片机）信号处理和控制系统来说，电源电压的实时监视和系统复位控制是一个非常关键的问题。有些电路是电压监视和复位控制功能分开，也有的是二者合一。U13（3771/MB3771）是一款集成了电压监视、复位控制、基准电压输出三者功能于一体的IC芯片。主要功能如下：可对两路电源电压进行监视；可监视过电压和欠电压；电源电压的瞬断、瞬低时发出RST（复位）信号，电源电压恢复时产生POWERON RESET信号输出；与外接晶体管配合，能产生基准电压输出。

3771芯片的引脚功能：4、5脚为供电电源引脚；2、6脚为电压检测信号输入脚，利用外接电阻分压，形成对监视电压的过、欠电压检测输入信号，并确定检测动作电平；7脚为补偿调节端；8脚为复位信号输出端；3脚为基准电源控制端。如图8-27所示。

MCU器件内部A-D转换电路对输入模拟电压信号进行处理时，需一路基准电压VREF作参考。98脚为4.9V∗基准电压输入端，4.9V∗的精度决定了MCU内部A-D转换的精度。U13芯片在这里用于对VREF的监视，电阻R11～R14对VREF进行采样，输入U13的2、6脚，当检测到VREF异常时，8脚输出RESET信号，使MCU系统复位，同时3脚内部晶体管饱和导通，使外部晶体管Q3失去偏压而截止，4.9V∗基准电压变为0V。

（RS485通信电路）RS485通信电路由MCU相关引脚、晶体管Q6、通信模块U8（DS751，功能同MAX485），信号由6线电话插头输出。

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图8-26 MCU基本电路

图8-27 3771（MB3771）芯片功能框图

DS751是通过两个引脚RE（2脚）和DE（3脚）来控制数据的输入和输出。当RE为低电平时，U8数据输入有效；当DE为高电平时，U8数据输出有效。在半双工使用中，通常可以将这两个脚直接相连，然后由MCU引脚输出的高低电平就可以让U8在接收和发送状态之间转换了。本电路用Q6来控制U8工作状态的切换，与MCU进行两线式通信。当U7的37脚输出高电平，经Q6倒相后，使U8的2、3脚为低电平而处于数据接收状态。从J2端子输入上位机（或下位机）的数据经U8的数据输出脚1脚，向U7的串口数据接收端（RXD）36引脚，使U7进行数据接收；当MCU发送数据时，U7的37脚输出低电平，经Q6倒相后，使U8的2、3脚为高电平而处于数据发送状态。U7输出的串口数据，经串口发送（TXD）端35脚输出，进入U7的串口数据接收端，经J2端子输送至后级设备。

由U8的1、4脚输入/输出的串口数据，在6、7脚转化为差分信号输出，有极强的抗共模信号干扰能力，能实现远距离传输。RS485通信能上传外部设备的控制信号，也能下传变频器的工作状态信息。

（系统工作状态指示电路）发光二极管DSP2为系统状态指示灯，在变频器上电系统自检期间，有瞬间点亮现象；过电流、过电压、欠电压故障信号存在，及MCU系统运行异常时，DSP2处于点亮状态。通过观察DSP2的亮、灭状态，可判断MCU系统是否满足正常运行条件。注意：图8-25中出现两个DSP2的标注，实际为一个器件，内含双单元LED（并非出现重复标注）。