單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置應(yīng)遵循以下原則:
1、盡可能選擇典型電路,并符合單片機(jī)常規(guī)用法。為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好的基礎(chǔ)。
2、系統(tǒng)擴(kuò)展與外圍設(shè)備的配置水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求,并留有適當(dāng)余地,以便進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。
3、硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會(huì)產(chǎn)生相互影響,考慮的原則是:軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件實(shí)殃,以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)。但必須注意,由軟件實(shí)現(xiàn)的硬件功能,一般響應(yīng)時(shí)間比硬件實(shí)現(xiàn)長(zhǎng),且占用CPU時(shí)間。
4、系統(tǒng)中的相關(guān)器件要盡可能做到性能匹配。如選用CMOS芯片單片機(jī)構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時(shí),系統(tǒng)中所有芯片都應(yīng)盡可能選擇低功耗產(chǎn)品。
5、可靠性及抗干擾設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)必不可少的一部分,它包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線、通道隔離等。
6、單片機(jī)外圍電路較多時(shí),必須考慮其驅(qū)動(dòng)能力。驅(qū)動(dòng)能力不足時(shí),系統(tǒng)工作不可靠,可通過(guò)增設(shè)線驅(qū)動(dòng)器增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力或減少芯片功耗來(lái)降低總線負(fù)載。
7、盡量朝“單片”方向設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)器件越多,器件之間相互干擾也越強(qiáng),功耗也增大,也不可避免地降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著單片機(jī)片內(nèi)集成的功能越來(lái)越強(qiáng),真正的片上系統(tǒng)SoC已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn),如ST公司新近推出的μPSD32××系列產(chǎn)品在一塊芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存儲(chǔ)器、SRAM、A/D、I/O、兩個(gè)串口、看門狗、上電復(fù)位電路等等。
單片機(jī)系統(tǒng)硬件抗干擾常用方法實(shí)踐
影響單片機(jī)系統(tǒng)可靠安全運(yùn)行的主要因素主要來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾,并受系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、元器件選擇、安裝、制造工藝影響。這些都構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)的干擾因素,常會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行失常,輕則影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量,重則會(huì)導(dǎo)致事故,造成重大經(jīng)濟(jì)損失。
形成干擾的基本要素有三個(gè):
(1)干擾源。指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號(hào),用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述如下:du/dt, di/dt大的地方就是干擾源。如:雷電、繼電器、可控硅、電機(jī)、高頻時(shí)鐘等都可能成為干擾源。
(2)傳播路徑。指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過(guò)導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。
(3)敏感器件。指容易被干擾的對(duì)象。如:A/D、D/A變換器,單片機(jī),數(shù)字IC,弱信號(hào)放大器等。
干擾的分類
1 干擾的分類有好多種,通??梢园凑赵肼暜a(chǎn)生的原因、傳導(dǎo)方式、波形特性等等進(jìn)行不同的分類。按產(chǎn)生的原因分:可分為放電噪聲音、高頻振蕩噪聲、浪涌噪聲。按傳導(dǎo)方式分:可分為共模噪聲和串模噪聲。按波形分:可分為持續(xù)正弦波、脈沖電壓、脈沖序列等等。
2 干擾的耦合方式干擾源產(chǎn)生的干擾信號(hào)是通過(guò)一定的耦合通道才對(duì)測(cè)控系統(tǒng)產(chǎn)生作用的。因此,我有有必要看看干擾源和被干擾對(duì)象之間的傳遞方式。干擾的耦合方式,無(wú)非是通過(guò)導(dǎo)線、空間、公共線等等,細(xì)分下來(lái),主要有以下幾種:
(1)直接耦合:這是最直接的方式,也是系統(tǒng)中存在最普遍的一種方式。比如干擾信號(hào)通過(guò)電源線侵入系統(tǒng)。
(2)公共阻抗耦合:這也是常見(jiàn)的耦合方式,這種形式常常發(fā)生在兩個(gè)電路電流有共同通路的情況。為了防止這種耦合,通常在電路設(shè)計(jì)上就要考慮。使干擾源和被干擾對(duì)象間沒(méi)有公共阻抗。
(3)電容耦合:又稱電場(chǎng)耦合或靜電耦合。是由于分布電容的存在而產(chǎn)生的耦合。
(4)電磁感應(yīng)耦合:又稱磁場(chǎng)耦合。是由于分布電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的耦合。
(5)漏電耦合:這種耦合是純電阻性的,在絕緣不好時(shí)就會(huì)發(fā)生。
評(píng)論