看了这个你还觉得单片机硬件设计难学吗?

  • 栏目:视觉设计 时间:2020-05-05 07:05
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  (1) 正在元器件的结构方面,应当把彼此相闭的元件尽量放得亲热少少,比方,时钟爆发器、晶振、CPU的时钟输入端都易爆发噪声,正在安顿的期间应把它们亲热些。对付那些易爆发噪声的器件、小电流电途、大电流电途开闭电途等,应尽量使其远离的逻辑限定电途和存储电途(ROM、RAM),即使或许的话,可能将这些电途此外制成电途板,如许有利于抗骚扰,提升电途做事的牢靠性。

  (2) 尽量正在要害元件,如ROM、RAM等芯片旁边安设去耦电容。实质上,印制电途板走线、引脚连线和接线等都或许含有较大的电感效应。大的电感或许会正在Vcc走线上惹起吃紧的开闭噪声尖峰。避免Vcc走线上开闭噪声尖峰的独一方式,是正在VCC与电源地之间安插一个0.1uF的电子去耦电容。即使电途板上操纵的是外外贴装元件,可能用片状电容直接紧靠着元件,正在Vcc引脚上固定。最好是操纵瓷片电容,这是由于这种电容具有较低的静电损耗(ESL)和高频阻抗,此外这种电容温度和时光上的介质安稳性也很不错。尽量不要操纵钽电容,由于正在高频下它的阻抗较高。

  ?正在印制电途板的电源输入端跨接100uF摆布的电解电容,即使体积同意的话,电容量大少少则更好。

  ?准绳上每个集成电途芯片的旁边都须要安顿一个0.01uF的瓷片电容,即使电途板的空闲太小而安顿不下时,可能每10个芯片摆布安顿一个1~10的钽电容。

  ? 对付抗骚扰才智弱、闭断时电流转化大的元件和RAM、ROM等存储元件,应当正在电源线(Vcc)和地线之间接入去耦电容。

  限定体系中,地线的品种有许众,有体系地、障蔽地、逻辑地、模仿地等,地线是否结构合理,将肯定电途板的抗骚扰才智。正在安排地线和接地址的期间,应当思索以下题目:?逻辑地和模仿地要分散布线,不行适用,将它们各自的地线分裂与相应的电源地线相连。正在安排时,模仿地线应尽量加粗,并且尽量加大引出端的接地面积。通常来讲,对付输入输出的模仿信号,与单片机电途之间最好通过光耦实行分开。

  ?正在安排逻辑电途的印制电途版时,其地线应组成闭环事势,提升电途的抗骚扰才智。

  ?地线应尽量的粗。即使地线很细的话,则地线电阻将会较大,酿成接地电位随电流的转化而转化,以致信号电平不稳,导致电途的抗骚扰才智消浸。正在布线空间同意的处境下,要确保重要地线mm以上,元件引脚上的接地线mm摆布。

  ?要防备接地址的挑选。当电途板上信号频率低于1MHz时,因为布线和元件之间的电磁感觉影响很小,而接地电途造成的环流对骚扰的影响较大,以是要采用一点接地,使其不造成回途。当电途板上信号频率高于10MHz时,因为布线的电感效应昭彰,地线阻抗变得很大,此时接地电途造成的环流就不再是重要的题目了。以是应采用众点接地,尽量低浸地线阻抗。

  ?电源线的计划除了要凭据电流的巨细尽量加粗走线宽度外,正在布线时还应使电源线、地线的走线偏向与数据线的走线方身相同正在布线做事的结尾,用地线将电途板的底层没有走线的地方铺满,这些方式都有助于加强电途的抗骚扰才智。

  ?数据线的宽度应尽或许地宽,以减小阻抗。数据线mil~20mil)则更为理念。

  ?因为电途板的一个过孔会带来大约10pF的电容效应,这对付高频电途,将会引入太众的骚扰,以是正在布线的期间,应尽或许地节减过孔的数目。再有,过众的过孔也会酿成电途板的呆滞强度低浸。

  一个单片机行使体系的硬件电途安排包括两局部实质:一是体系扩展,即单片机内部的功效单位,如ROM、RAM、I/O、按时器/计数器、终了体系等不行知足行使体系的条件时,必需正在片外实行扩展,挑选适宜的芯片,安排相应的电途。二是体系的摆设,即遵照体系功效条件摆设外围配置,如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等,要安排合意的接口电途。

  1、尽或许挑选外率电途,并适当单片机惯例用法。为硬件体系的尺度化、模块化打下优越的基本。

  2、体系扩展与外围配置的摆设秤谌应充塞知足行使体系的功效条件,并留有适宜余地,以便实行二次开垦。

  3、硬件组织应团结行使软件计划一并思索。硬件组织与软件计划会爆发彼此影响,思索的准绳是:软件能完成的功效尽或许由软件实殃,以简化硬件组织。但必需防备,由软件完成的硬件功效,通常响适时间比硬件完成长,且占用CPU时光。

  4、体系中的干系器件要尽或许做到功能成家。如选用CMOS芯片单片机组成低功耗体系时,体系中一切芯片都应尽或许挑选低功耗产物。

  5、牢靠性及抗骚扰安排是硬件安排必不成少的一局部,它包含芯片、器件挑选、去耦滤波、印刷电途板布线、单片机外围电途较众时,必需思索其驱动才智。驱动才智不够时,体系做事不牢靠,可通过增设线驱动器加强驱动才智或节减芯片功耗来低浸总线、尽量朝“单片”偏向安排硬件体系。体系器件越众,器件之间彼此骚扰也越强,功耗也增大,也不成避免地低浸了体系的安稳性。跟着单片机片内集成的功效越来越强,真正的片上体系SoC仍旧可能完成,如ST公司新近推出的PSD32××系列产物正在一块芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存储器、SRAM、A/D、I/O、两个串口、看门狗、上电复位电途等等。

  影响单片机体系牢靠安宁运转的重要身分重要来自体系内部和外部的各类电气骚扰,并受体系组织安排、元器件挑选、安设、成立工艺影响。这些都组成单片机体系的骚扰身分,常会导致单片机体系运转变态,轻则影响产物德地和产量,重则会导致变乱,酿成巨大经济吃亏。

  (1)骚扰源。指爆发骚扰的元件、配置或信号,用数学措辞刻画如下:du/dt, di/dt大的地方即是骚扰源。如:雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都或许成为骚扰源。

  (2)撒播途途。指骚扰从骚扰源撒播到敏锐器件的通途或序言。外率的骚扰撒播途途是通过导线的传导和空间的辐射。

  (3)敏锐器件。指容易被骚扰的对象。如:A/D、D/A变换器,单片机,数字IC,弱信号放大器等。骚扰的分类 1骚扰的分类骚扰的分类有许众种,凡是可能遵照噪声爆发的原故、传导格式、波形特征等等实行分别的分类。按爆发的原故分:可分为放电噪音响、高频振荡噪声、浪涌噪声。按传导格式分:可分为共模噪声和串模噪声。按波形分:可分为连接正弦波、脉冲电压、脉冲序列等等。

  2 骚扰的耦合格式骚扰源爆发的骚扰信号是通过必定的耦合通道才对测控体系爆发效力的。于是,我有有须要看看骚扰源和被骚扰对象之间的传达格式。骚扰的耦合格式,无非是通过导线、空间、大众线等等,细分下来,重要有以下几种:

  (1)直接耦合:这是最直接的格式,也是体系中存正在最普及的一种格式。例如骚扰信号通过电源线)大众阻抗耦合:这也是常睹的耦合格式,这种事势屡屡爆发正在两个电途电流有配合通途的处境。为了避免这种耦合,凡是正在电途安排上就要思索。使骚扰源和被骚扰对象间没有大众阻抗。

  (3)电容耦合:又称电场耦合或静电耦合。是因为分散电容的存正在而爆发的耦合。

  1 欺压骚扰源欺压骚扰源即是尽或许的减小骚扰源的du/dt,di/dt。这是抗骚扰安排中最优先思索和最主要的准绳,屡屡会起到事半功倍的成果。减小骚扰源的du/dt重要是通过正在骚扰源两头并联电容来完成。减小骚扰源的di/dt则是正在骚扰源回途串联电感或电阻以及增进续流二极管来完成。欺压骚扰源的常用法子如下:

  (1)继电器线圈增进续流二极管,驱除断开线圈时爆发的反电动势骚扰。仅加续流二极管会使继电器的断开时光滞后,增进稳压二极管后继电器正在单元时光内可行动更众的次数。

  (2)正在继电器接点两头并接火花欺压电途(通常是RC串联电途,电阻通常选几K 到几十K,电容选0.01uF),减小电火花影响。

  (3)给电机加滤波电途,防备电容、电感引线)电途板上每个IC要并接一个0.01F~0.1F高频电容,以减小IC对电源的影响。防备高频电容的布线,连线应亲热电源端并尽量粗短,不然,等于增大了电容的等效串联电阻,会影响滤波成果。

  (6)可控硅两头并接RC欺压电途,减小可控硅爆发的噪声(这个噪声吃紧时或许会把可控硅击穿的)。

  2 割断骚扰撒播途途按骚扰的撒播途途可分为传导骚扰和辐射骚扰两类。所谓传导骚扰是指通过导线撒播到敏锐器件的骚扰。高频骚扰噪声和有效信号的频带分别,可能通过正在导线上增进滤波器的方式割断高频骚扰噪声的撒播,有时也可加分开光耦来管理。电源噪声的危急最大,要迥殊防备处罚。所谓辐射骚扰是指通过空间辐射撒播到敏锐器件的骚扰。通常的管理方式是增进骚扰源与敏锐器件的隔绝,用地线把它们分开和正在敏锐器件上加蔽罩。割断骚扰撒播途途的常用法子如下:

  (1)充塞思索电源对单片机的影响。电源做得好,所有电途的抗骚扰就管理了一泰半。很众单片机对电源噪声很敏锐,要给单片机电源加滤波电途或稳压器,以减小电源噪声对单片机的骚扰。例如,可能愚弄磁珠和电容构成形滤波电途,当然条款条件不高时也可用 100电阻代庖磁珠。

  (2)即使单片机的I/O口用来限定电机等噪声器件,正在I/O口与噪声源之间应加分开(增进形滤波电途)。

  (3)防备晶振布线。晶振与单片机引脚尽量亲热,用地线把时钟区分开起来,晶振外壳接地并固定。

  (4)电途板合理分区,如强、弱信号,数字、模仿信号。尽或许把骚扰源(如电机、继电器)与敏锐元件(如单片机)远离。

  (5)用地线把数字区与模仿区分开。数字地与模仿地要别离,结尾正在一点接于电源地。A/D、D/A芯片布线)单片机和大功率器件的地线要孤独接地,以减小彼此骚扰。大功率器件尽或许放正在电途板边沿。

  (7)正在单片机I/O口、电源线、电途板结合线等要害地方操纵抗骚扰元件如磁珠、磁环、电源滤波器、障蔽罩,可显着提升电途的抗骚扰功能。

  3 提升敏锐器件的抗骚扰功能提升敏锐器件的抗骚扰功能是指从敏锐器件这边思索尽量节减对骚扰噪声的拾取,以及从不寻常形态尽疾规复的方式。提升敏锐器件抗骚扰功能的常用法子如下:

  (2)布线时,电源线和地线要尽量粗。除减小压降外,更主要的是低浸耦合噪声。

  (3)对付单片机闲置的I/O口,不要悬空,要接地或接电源。其它IC的闲置规则在不转折体系逻辑的处境下接地或接电源。

  (4)对单片机操纵电源监控及看门狗电途,如:IMP809,IMP706,IMP813, X5043,X5045等,可大幅度提升所有电途的抗骚扰功能。

  (5)正在速率能知足条件的条件下,尽量低浸单片机的晶振和选用低速数字电途。

  4 其它常用抗骚扰法子交换端用电感电容滤波:去掉高频低频骚扰脉冲。变压器双分开法子:变压器低级输入端串接电容,初、次级线圈间障蔽层与低级间电容核心接点接大地,次级外障蔽层接印制板地,这是硬件抗骚扰的要害办法。次级加低通滤波器:罗致变压器爆发的浪涌电压。采用集成式直流稳压电源:由于有过流、过压、过热等保卫。I/O口采用光电、磁电、继电器分开,同时去掉大众地。通信线用双绞线:扫除平行互感。防雷电用光纤分开最为有用。A/D转换用分开放大器或采用现场转换:节减偏差。外壳接大地:管理人身安宁及防外界电磁场骚扰。加复位电压检测电途。避免复位不充份,CPU就做事,更加有EEPROM的器件,复位不充份会转折EEPROM的实质。印制板工艺抗骚扰:

  ②CPU、RAM、ROM等主芯片,VCC和GND之间接电解电容及瓷片电容,去掉高、低频骚扰信号。

  ④集成块与插座接触牢靠,用双簧插座,最好集成块直接焊正在印制板上,避免器件接触不良阻碍。

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