最新单片机硬件系统设计原则
51单片机最小系统设计

51单片机最小系统设计单片机是一种集成电路,具备处理器、内存和输入输出设备等功能。
51单片机是一种常见的单片机,广泛应用于各种嵌入式系统中。
本文将介绍51单片机最小系统的设计过程。
一、概述51单片机最小系统由四个基本部分组成:单片机、晶振、复位电路和电源。
单片机是系统的核心,晶振提供时钟信号,复位电路保证系统的可靠复位,电源为系统提供电能。
二、单片机选型在进行最小系统设计前,需要选择合适的51单片机型号。
根据具体的应用需求和性能要求,选择合适的芯片型号。
常见的51单片机型号有AT89S52、STC89C52等。
三、晶振选型晶振的作用是产生稳定的时钟信号,为单片机提供时钟脉冲。
选择晶振时,应考虑系统所需的主频和稳定性要求。
常见的晶振频率有11.0592MHz、12MHz等。
四、复位电路设计复位电路用于保证系统在上电或其他异常情况下的可靠复位。
常见的复位电路设计包括电源复位电路和外部复位电路。
电源复位电路通过电源控制芯片实现,外部复位电路通常由稳压芯片和复位电路芯片组成。
五、电源设计为了保证单片机系统的正常运行,需要提供稳定的电源电压。
常见的电源设计方案有稳压电路和滤波电路。
稳压电路通过稳压芯片实现,滤波电路通过电容和电感组成。
六、最小系统连接在进行最小系统连接时,需要按照51单片机的管脚连接要求进行。
一般包括连接晶振、连接复位电路和连接电源等步骤。
在连接过程中,应注意线路的布局和连接的牢固性。
七、编程与调试当最小系统连接完成后,需要进行单片机的编程和调试。
编程可以通过编程器进行,调试可以通过示波器等工具进行。
在调试过程中,需要注意程序的正确性和系统的稳定性。
八、应用案例最小系统设计完成后,可以用于各种嵌入式系统。
例如,可以用于温度控制系统、电子秤系统、自动化设备等。
根据具体应用需求,可以进行系统功能的扩展和改进。
总结本文介绍了51单片机最小系统的设计过程。
通过正确选型、合理设计和精心调试,可以实现一个稳定可靠的最小系统。
MCS-51单片机应用系统设计

6 通信电路的设计 单片机应用系统一般需要其具有数据通信的能力,通常采用RS-
232C、RS-485、I2C、CAN、工业以太网、红外收发等通信标准。
7 印刷电路板的设计与制作 电路原理图和印制电路板常采用专业设计软件进行设计, 如
Protel、Proteus、OrCAD等。设计印制电路板需要有很多的技巧和经 验。设计好印制电路板图后,应送到专业厂家制作生产,在生产出来 的印制电路板上安装好元件,则完成硬件设计和制作。
3. 程序设计 1 建立数学模型:描述出各输入变量和各输出变量之间 的数 学关系。
2 绘制程序流程图:以简明直观的方式对任务进行描述。 3 程序的编制:选择语言、数据结构、控制算法、存储 空间 分配,系统硬件资源的合理分配与使用,子程序的入/出口 参 数的设置与传递。
4. 软件装配 各程序模块编辑之后,需进行汇编或编译、调试,当满足设
单 片 机 应 用 系 统 设 计 的 一 般 过 程
7.1 MCS-51单片机应用系统设计过程
1. 总体设计 2. 硬件设计 3. 软件设计 4. 可靠性设计 5. 单片机应用系统的调试、测试
7.1.1 总体设计
1.明确设计任务 单片机应用系统的设计是从确定目标任务开始的。 认真进行目标分析,根据应用场合、工作环境、具体用途,
2. 程序设计技术
软件结构实现结构化,各功能程序实行模块化、子程序化。 一般有以下两种设计方法:
1 模块程序设计:优点是单个功能明确的程序模块的设 计和 调试比较方便,容易完成,一个模块可以为多个程序所共 享 。其缺点是各个模块的连接有时有一定难度。
2 自顶向下的程序设计:优点是比较符合于人们的日常 思维 ,设计、调试和连接同时按一个线索进行,程序错误可以 较早的发现。缺点是上一级的程序错误将对整个程序产生影响, 一处修改可能引起对整个程序的全面修改。
《2024年基于51单片机的温度控制系统设计与实现》范文

《基于51单片机的温度控制系统设计与实现》篇一一、引言在现代工业控制领域,温度控制系统的设计与实现至关重要。
为了满足不同场景下对温度精确控制的需求,本文提出了一种基于51单片机的温度控制系统设计与实现方案。
该系统通过51单片机作为核心控制器,结合温度传感器与执行机构,实现了对环境温度的实时监测与精确控制。
二、系统设计1. 硬件设计本系统以51单片机为核心控制器,其具备成本低、开发简单、性能稳定等优点。
硬件部分主要包括51单片机、温度传感器、执行机构(如加热器、制冷器等)、电源模块等。
其中,温度传感器负责实时监测环境温度,将温度信号转换为电信号;执行机构根据控制器的指令进行工作,以实现对环境温度的调节;电源模块为整个系统提供稳定的供电。
2. 软件设计软件部分主要包括单片机程序与上位机监控软件。
单片机程序负责实时采集温度传感器的数据,根据设定的温度阈值,输出控制信号给执行机构,以实现对环境温度的精确控制。
上位机监控软件则负责与单片机进行通信,实时显示环境温度及控制状态,方便用户进行监控与操作。
三、系统实现1. 硬件连接将温度传感器、执行机构等硬件设备与51单片机进行连接。
具体连接方式根据硬件设备的接口类型而定,一般采用串口、并口或GPIO口进行连接。
连接完成后,需进行硬件设备的调试与测试,确保各部分正常工作。
2. 软件编程编写51单片机的程序,实现温度的实时采集、数据处理、控制输出等功能。
程序采用C语言编写,易于阅读与维护。
同时,需编写上位机监控软件,实现与单片机的通信、数据展示、控制指令发送等功能。
3. 系统调试在完成硬件连接与软件编程后,需对整个系统进行调试。
首先,对单片机程序进行调试,确保其能够正确采集温度数据、输出控制信号。
其次,对上位机监控软件进行调试,确保其能够与单片机正常通信、实时显示环境温度及控制状态。
最后,对整个系统进行联调,测试其在实际应用中的性能表现。
四、实验结果与分析通过实验测试,本系统能够实现对环境温度的实时监测与精确控制。
单片机设计说明书

单片机设计说明书1. 引言单片机是一种集成电路芯片,具有微型计算机的功能。
本设计说明书将详细介绍我们团队的单片机设计方案及实施步骤。
通过本文,读者将了解到我们的设计目标、具体实施方案以及预期效果。
2. 设计目标我们的单片机设计旨在实现以下目标:- 提供稳定可靠的硬件平台,用于支持各种嵌入式应用。
- 实现高效的电路设计,以确保低功耗、高性能和可扩展性。
- 提供友好的用户交互界面,便于用户操作和使用。
- 实现多种通信接口和协议,以满足不同应用场景的需求。
- 提供完善的安全措施,防止潜在的攻击和漏洞。
3. 设计方案我们采用了以下设计方案来实现以上目标:3.1 硬件设计我们选用了高性能的单片机芯片,并结合其他外设电路,构建了稳定可靠的硬件平台。
硬件平台包括主控单元、存储单元、输入输出接口、时序控制电路等模块。
我们在硬件设计过程中注重优化功耗,采用了低功耗的元器件并进行电路隔离和优化设计,以降低系统功耗并延长电池寿命。
3.2 软件设计为了实现用户友好的交互界面,我们开发了一套软件系统。
软件系统具有图形界面,提供了直观的操作界面和功能菜单。
用户能够通过界面进行设置、控制以及数据的显示。
我们的软件系统支持多种编程语言,以满足不同用户的需求。
同时,我们也提供了一些示例代码和开发工具,方便用户进行二次开发和定制化。
3.3 通信接口和协议单片机设计需要支持多样的通信接口和协议,以满足不同应用场景的需求。
我们的设计方案中涵盖了串口通信、SPI总线、I2C总线等多种通信接口。
我们确保这些接口在电路设计和软件支持上都能够正常工作。
我们还支持一些常用协议,如Modbus、CAN等,以便用户能够方便地与其他设备进行通信和交互。
3.4 安全措施为了保障系统的安全性和稳定性,我们在设计中加入了多项安全措施。
首先,我们采用了安全加密芯片,对系统进行硬件级的保护。
其次,我们的软件系统实现了访问控制和权限管理,只有经过授权的用户才能进行操作。
单片机应用系统设计方法

单片机应用系统设计方法
单片机应用系统设 计过程一般包括需求 分析、可行性分析、 系统体系结构设计、 软/硬件设计、综合调 试等几个步骤。
1.2 可行性分析
可行性分析是从原理、技术、需求、资金、材料、环境、研发/生产条 件等方面分析论证产品开发研制的必要性及可行性,论证产品的经济效 益、社会效益和生态效益,决定产品的开发研制工作是否需要继续进行 下去
在单面板和双面板设计中,电源线和地线尽量粗些,以确保能通过大电流。
1.4 硬件设计
元器件选择原则
在硬件电路成本允许的情况下,尽可能选择集成度高、功能完备的芯片 对于需要大批量生产的产品,一定要选用通用性强、供货渠道充足的元器件 整个系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配 选择元器件时应遵从以下原则
选择可靠性高的专用器件。这是保护系统安全运行的有效手段。 对输入输出通道进行光电隔离,以防止干扰信号从I/O通道进入系统而导致系
统程序跑飞(死机)。 对于闲置的I/O口或输入引脚,不要悬空,可直接接地或接电源。
1.4 硬件设计
PCB设计原则
晶振必须尽可能靠近CPU晶振引脚,且晶振电路下方不能走线,最好在晶振电 路下方放置一个与地线相连的屏蔽层。
在双面印制板上,电源线和地线应安排在不同的面上,且平行走线,这样寄生 电容将起滤波作用。对于功耗较大的数字电路芯片,如CPU、驱动器等应采用 单点接地方式,即这类芯片电源、地线应单独走线,并直接接到印制板电源、 地线入口处。电源线和地线宽度尽可能大一些。模拟信号和数字信号不能共地, 即采用单点接地方式。
1.4 硬件设计
电源系统采用稳压、隔离、滤波、屏蔽和去耦措施。采用交流稳压器,以防止 电网欠压或过压;采用初次级双层屏蔽的隔离变压器,以提高系统抗共模干扰 的能力;采用低通滤波器,以除去电网中的高次谐波;滤波器要加屏蔽外壳, 以防止感应和辐射耦合;在电源的不同部分(如每个芯片的电源)配置去耦电 容,消除以各种途径进入电源中的高频干扰。
单片机控制系统的硬件设计与软件调试教程

单片机控制系统的硬件设计与软件调试教程单片机控制系统是现代电子技术中常见的一种嵌入式控制系统,其具有体积小、功耗低、成本低等优点,因而在各个领域得到广泛应用。
本文将介绍如何进行单片机控制系统的硬件设计与软件调试,帮助读者快速掌握相关知识,并实际应用于项目当中。
一、硬件设计1. 系统需求分析在进行硬件设计之前,首先需要明确单片机控制系统的需求。
这包括功能需求、性能需求、输入输出接口需求等。
根据需求分析的结果,确定采用的单片机型号、外围芯片以及必要的传感器、执行机构等。
2. 系统框图设计根据系统需求,绘制系统框图。
框图主要包括单片机、外围芯片、传感器、执行机构之间的连接关系,并标明各接口引脚。
3. 电源设计单片机控制系统的电源设计至关重要。
需要根据单片机和外围芯片的工作电压要求,选择合适的电源模块,并进行电源稳压电路的设计,以确保系统工作的稳定性。
4. 电路设计与布局根据系统框图,进行电路设计与布局。
需要注意的是,对于模拟信号和数字信号的处理需要有一定的隔离和滤波措施,以减少干扰。
此外,对于输入输出接口,需要进行保护设计,以防止过电压或过电流的损坏。
5. PCB设计完成电路设计后,可以进行PCB设计。
首先,在PCB软件中绘制原理图,然后进行元器件布局和走线。
在进行布局时,应考虑到信号传输的长度和走线的阻抗匹配;在进行走线时,应考虑到信号的干扰和电源的分布。
完成布局和走线后,进行电网设计和最后的校对。
6. PCB制板完成PCB设计后,可以将设计好的原理图和布局文件发送给PCB厂家进行制板。
制板完成后,检查排线是否正确,无误后进行焊接。
二、软件调试1. 开发环境搭建首先需要搭建开发环境。
根据单片机型号,选择合适的开发环境,如Keil、IAR等,并将其安装到计算机上。
接下来,将单片机与计算机连接,并进行相应的驱动安装。
2. 系统初始化在软件调试过程中,首先需要进行系统的初始化。
这包括设置时钟源、配置IO口、初始化外设等。
单片机文献综述

引言概述:现代科技的发展使得单片机在各种电子设备中得到了广泛的应用。
单片机是一种集成电路,具备了处理器、存储器和硬件接口等功能,通过编程可以实现各种各样的功能。
本文旨在综述单片机领域的相关文献,深入分析单片机技术的研究和应用进展,帮助读者更好地了解和应用单片机技术。
正文内容:一、单片机发展历程1.单片机概述(1)单片机的定义和特点(2)单片机的分类和应用领域2.单片机的发展历程(1)单片机的起源和早期发展(2)单片机技术的突破和应用拓展(3)当前单片机领域的研究和发展方向二、单片机系统设计1.单片机系统架构(1)单片机系统的硬件组成(2)单片机系统的软件架构2.单片机系统设计的基本原则(1)功能需求分析(2)硬件设计和选型(3)软件设计和开发3.单片机系统设计的案例分析(1)智能家居控制系统设计(2)工业自动化控制系统设计(3)医疗设备控制系统设计三、单片机编程技术1.单片机编程语言(1)汇编语言(2)C语言2.单片机编程技术的基本原理(1)寄存器的使用(2)中断和定时器(3)串口通信3.单片机编程技术的实际应用(1)LED灯控制程序设计(2)传感器数据处理程序设计(3)通信协议开发和实现四、单片机应用领域1.工业领域(1)工业自动化控制(2)生产过程监控与管理(3)仪器仪表控制与测试2.家庭领域(1)智能家居控制(2)家用电器控制(3)安防系统控制3.医疗领域(1)医疗设备控制(2)生命体征监测(3)医疗信息管理五、单片机技术的研究和发展趋势1.物联网时代的单片机技术(1)物联网技术的发展趋势(2)单片机在物联网中的应用前景2.与单片机技术的结合(1)的发展和应用(2)单片机在领域的应用前景3.新型单片机技术的研究与创新(1)嵌入式系统设计与开发(2)新型材料和工艺的应用总结:通过对单片机领域相关文献的综述,我们可以看到单片机技术在各个领域的广泛应用,尤其在工业、家庭和医疗领域发挥了重要作用。
第七章单片机应用系统设计

连接POD52仿真头(适配器) 拔下仿真头后可以当作下载 可以直接在keil中实现对51 线使用,支持AT89S系列单片机 的ISP下载 系列芯片的ISP下载编程 仿真器决定大体类型,如PIC或51或AVR,仿真头决定具体 型号的芯片如51中的ATmel里的AT89C52还是AT89S52等。
SST 89 -AT89 系列单片机比较: SST 89系列:
二、单片机应用系统的开发工具
开 发 工 具
软件工具
+ 硬件工具
集成开发环境(IDE:Keil)
电脑 编程器(即写入器,带ISP可免) 仿真器 (紫外线擦除器) 学习用开发板(实验板)
单片机只是一块芯片而已,本身并无开发能力,编程序、调试 程序、烧程序、擦除程序、下载程序等都要借助于开发工具。
7.2 伟纳电子 开发板
内部Flash擦写次数达1万次以上,程序保存时间可达到100年. 片内提供两块FLASH空间,可做程序和数据空间: 程序空间:8-64K 内部 Flash擦写次数达 1万次以上,程序保存时间可达到100年 数据空间 :8K
AT 89系列:
内部 8k可反复擦写1000次的Flash ROM ,实为1000-10000次.
交流蜂鸣器 继电器
串口座
硕飞科技最新开发 的真正USB2.0接 口ICE52专业仿真 器和编程器
PS/2键盘接口
SUB接口
电源开关 电源输入
5V电源输出接口 ISP下载/仿真接口
8位AD/DA 转换器 P0口
40Pin外扩接口 引出CPU信号 到外部电路
P2口 16 路LED 插单片机用的 普通40pin锁紧 插座
09-9-20网上最新优惠价定为:110元
SP51嵌入式仿真器
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单片机硬件系统设计原则●单片机硬件系统设计原则●一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容:一是系统扩展,即单片机内部的功能单元,如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时,必须在片外进行扩展,选择适当的芯片,设计相应的电路。
二是系统的配置,即按照系统功能要求配置外围设备,如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等,要设计合适的接口电路。
●系统的扩展和配置应遵循以下原则:● 1、尽可能选择典型电路,并符合单片机常规用法。
为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。
● 2、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求,并留有适当余地,以便进行二次开发。
● 3、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。
硬件结构与软件方案会产生相互影响,考虑的原则是:软件能实现的功能尽可能由软件实现,以简化硬件结构。
但必须注意,由软件实现的硬件功能,一般响应时间比硬件实现长,且占用CPU时间。
● 4、系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。
如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时,系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。
● 5、可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分,它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。
● 6、单片机外围电路较多时,必须考虑其驱动能力。
驱动能力不足时,系统工作不可靠,可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。
● 7、尽量朝“单片”方向设计硬件系统。
系统器件越多,器件之间相互干扰也越强,功耗也增大,也不可避免地降低了系统的稳定性。
随着单片机片内集成的功能越来越强,真正的片上系统SoC已经可以实现,如ST公司新近推出的μPSD32××系列产品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、上电复位电路等等。
●单片机系统硬件抗干扰常用方法实践●影响单片机系统可靠安全运行的主要因素主要来自系统内部和外部的各种电气干扰,并受系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺影响。
这些都构成单片机系统的干扰因素,常会导致单片机系统运行失常,轻则影响产品质量和产量,重则会导致事故,造成重大经济损失。
●形成干扰的基本要素有三个:●(1)干扰源。
指产生干扰的元件、设备或信号,用数学语言描述如下:du/dt, di/dt大的地方就是干扰源。
如:雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。
●(2)传播路径。
指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。
典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。
●(3)敏感器件。
指容易被干扰的对象。
如:A/D、 D/A变换器,单片机,数字IC,弱信号放大器等。
● 1 干扰的分类● 1.1 干扰的分类●干扰的分类有好多种,通常可以按照噪声产生的原因、传导方式、波形特性等等进行不同的分类。
按产生的原因分:●可分为放电噪声音、高频振荡噪声、浪涌噪声。
●按传导方式分:可分为共模噪声和串模噪声。
●按波形分:可分为持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等等。
● 1.2 干扰的耦合方式●干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道才对测控系统产生作用的。
因此,我们有必要看看干扰源和被干扰对象之间的传递方式。
干扰的耦合方式,无非是通过导线、空间、公共线等等,细分下来,主要有以下几种:●(1)直接耦合:●这是最直接的方式,也是系统中存在最普遍的一种方式。
比如干扰信号通过电源线侵入系统。
对于这种形式,最有效的方法就是加入去耦电路。
●(2)公共阻抗耦合:●这也是常见的耦合方式,这种形式常常发生在两个电路电流有共同通路的情况。
为了防止这种耦合,通常在电路设计上就要考虑。
使干扰源和被干扰对象间没有公共阻抗。
●(3)电容耦合:●又称电场耦合或静电耦合。
是由于分布电容的存在而产生的耦合。
●(4)电磁感应耦合:●又称磁场耦合。
是由于分布电磁感应而产生的耦合。
●(5)漏电耦合:●这种耦合是纯电阻性的,在绝缘不好时就会发生。
● 2 常用硬件抗干扰技术●针对形成干扰的三要素,采取的抗干扰主要有以下手段。
● 2.1 抑制干扰源●抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt, di/dt。
这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则,常常会起到事半功倍的效果。
减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。
减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。
●抑制干扰源的常用措施如下:●(1)继电器线圈增加续流二极管,消除断开线圈时产生的反电动势干扰。
仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后,增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。
●(2)在继电器接点两端并接火花抑制电路(一般是RC串联电路,电阻一般选几K到几十K,电容选0.01uF),减小电火花影响。
●(3)给电机加滤波电路,注意电容、电感引线要尽量短。
●(4)电路板上每个IC要并接一个0.01μF~0.1 μF高频电容,以减小IC对电源的影响。
注意高频电容的布线,连线应靠近电源端并尽量粗短,否则,等于增大了电容的等效串联电阻,会影响滤波效果。
●(5)布线时避免90度折线,减少高频噪声发射。
●(6)可控硅两端并接RC抑制电路,减小可控硅产生的噪声(这个噪声严重时可能会把可控硅击穿的)。
● 2.2 切断干扰传播路径●按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。
●所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。
高频干扰噪声和有用信号的频带不同,可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播,有时也可加隔离光耦来解决。
电源噪声的危害最大,要特别注意处理。
●所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。
一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离,用地线把它们隔离和在敏感器件上加屏蔽罩。
●切断干扰传播路径的常用措施如下:●(1)充分考虑电源对单片机的影响。
电源做得好,整个电路的抗干扰就解决了一大半。
许多单片机对电源噪声很敏感,要给单片机电源加滤波电路或稳压器,以减小电源噪声对单片机的干扰。
比如,可以利用磁珠和电容组成π形滤波电路,当然条件要求不高时也可用100Ω电阻代替磁珠。
●(2)如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件,在I/O口与噪声源之间应加隔离(增加π形滤波电路)。
●(3)注意晶振布线。
晶振与单片机引脚尽量靠近,用地线把时钟区隔离起来,晶振外壳接地并固定。
●(4)电路板合理分区,如强、弱信号,数字、模拟信号。
尽可能把干扰源(如电机、继电器)与敏感元件(如单片机)远离。
●(5)用地线把数字区与模拟区隔离。
数字地与模拟地要分离,最后在一点接于电源地。
A/D、D/A芯片布线也以此为原则。
●(6)单片机和大功率器件的地线要单独接地,以减小相互干扰。
大功率器件尽可能放在电路板边缘。
●(7)在单片机I/O口、电源线、电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件如磁珠、磁环、电源滤波器、屏蔽罩,可显著提高电路的抗干扰性能。
● 2.3 提高敏感器件的抗干扰性能●提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑尽量减少对干扰噪声的拾取,以及从不正常状态尽快恢复的方法。
●提高敏感器件抗干扰性能的常用措施如下:●(1)布线时尽量减少回路环的面积,以降低感应噪声。
●(2)布线时,电源线和地线要尽量粗。
除减小压降外,更重要的是降低耦合噪声。
●(3)对于单片机闲置的I/O口,不要悬空,要接地或接电源。
其它IC的闲置端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源。
●(4)对单片机使用电源监控及看门狗电路,如: IMP809,IMP706,IMP813, X5043,X5045等,可大幅度提高整个电路的抗干扰性能。
●(5)在速度能满足要求的前提下,尽量降低单片机的晶振和选用低速数字电路。
●(6)IC器件尽量直接焊在电路板上,少用IC座。
● 2.4 其它常用抗干扰措施●(1)交流端用电感电容滤波:去掉高频低频干扰脉冲。
●(2)变压器双隔离措施:变压器初级输入端串接电容,初、次级线圈间屏蔽层与初级间电容中心接点接大地,次级外屏蔽层接印制板地,这是硬件抗干扰的关键手段。
次级加低通滤波器:吸收变压器产生的浪涌电压。
●(3)采用集成式直流稳压电源: 有过流、过压、过热等保护作用。
●(4)I/O口采用光电、磁电、继电器隔离,同时去掉公共地。
●(5)通讯线用双绞线:排除平行互感。
●(6)防雷电用光纤隔离最为有效。
●(7)A/D转换用隔离放大器或采用现场转换:减少误差。
●(8)外壳接大地:解决人身安全及防外界电磁场干扰。
●(9)加复位电压检测电路。
防止复位不充分, CPU就工作,尤其有EEPROM的器件,复位不充份会改变EEPROM的内容。
●(10)印制板工艺抗干扰:●① 电源线加粗,合理走线、接地,三总线分开以减少互感振荡。
●② CPU、RAM、ROM等主芯片,VCC和GND之间接电解电容及瓷片电容,去掉高、低频干扰信号。
●③ 独立系统结构,减少接插件与连线,提高可靠性,减少故障率。
●④ 集成块与插座接触可靠,用双簧插座,最好集成块直接焊在印制板上,防止器件接触不良故障。
●⑤ 有条件的采用四层以上印制板,中间两层为电源及地。
●单片机系统软件抗干扰方法●在提高硬件系统抗干扰能力的同时,软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视。
下面以MCS-51单片机系统为例,对微机系统软件抗干扰方法进行研究。
● 1 软件抗干扰方法的研究●在工程实践中,软件抗干扰研究的内容主要是:一、消除模拟输入信号的嗓声(如数字滤波技术);二、程序运行混乱时使程序重入正轨的方法。
本文针对后者提出了几种有效的软件抗干扰方法。
● 1.1 指令冗余● CPU取指令过程是先取操作码,再取操作数。
当PC受干扰出现错误,程序便脱离正常轨道“乱飞”,当乱飞到某双字节指令,若取指令时刻落在操作数上,误将操作数当作操作码,程序将出错。
若“飞” 到了三字节指令,出错机率更大。
●在关键地方人为插入一些单字节指令,或将有效单字节指令重写称为指令冗余。
通常是在双字节指令和三字节指令后插入两个字节以上的NOP。
这样即使乱飞程序飞到操作数上,由于空操作指令NOP的存在,避免了后面的指令被当作操作数执行,程序自动纳入正轨。
●此外,对系统流向起重要作用的指令如RET、 RETI、LCALL、LJMP、JC等指令之前插入两条NOP,也可将乱飞程序纳入正轨,确保这些重要指令的执行。
● 1.2 拦截技术●所谓拦截,是指将乱飞的程序引向指定位置,再进行出错处理。
通常用软件陷阱来拦截乱飞的程序。
因此先要合理设计陷阱,其次要将陷阱安排在适当的位置。
● 1.2.1 软件陷阱的设计●当乱飞程序进入非程序区,冗余指令便无法起作用。
通过软件陷阱,拦截乱飞程序,将其引向指定位置,再进行出错处理。