平时作业1(低功耗与CCP)

低功耗与CCP模块

1. 从软件和硬件两个方面简述单片机系统抗干扰的措施，以及降低单片机系统功耗的措施。

内容小四，文字宋体，字母Times New Roman

2. 选用dsPIC30F2012单片机的CCP模块设计频率计，频率测量范围0.1HZ至10KHz，写出设计方案。

内容小四，文字宋体，字母Times New Roman

1、从软件和硬件两个方面简述单片机系统抗干扰的措施，以及降低单片机系统

功耗的措施。

硬件：

1.1选择合理元器件

在满足系统性能要求的前提下，尽量选择低频率的单片机。选择外部低频率的单片机可以降低噪声和提高系统抗干扰能力。对于其它器件，尽量选择集成度高、温漂小、抗干扰能力强、功耗低的器件。

1.2采用良好的接地系统

单片机系统既有模拟电路，又有数字电路，因此模拟地和数字地要分开。高频电路应就近多点接地。低频电路应一点接地。交流地与信号地不能共地。当A/ D转换器的模拟信号较弱时，可采用三线采样双层屏蔽浮地技术，提高抗共模干扰的能力。

1.3电磁场干扰对策

以铜或铝等导电性能好的金属材料制作封闭的金属盒，以破坏电场的干扰途径，且具有静电屏蔽功能，金属盒接大地，还可以破坏磁场干扰途径，兼有电磁屏蔽功能。

1.4通道干扰采用隔离技术

对数字信号的隔离采用光电藕合器。采用这种方法时，信号的传递是通过光一电信号传递的，没有直接的电信号连接，因此隔离了干扰传播途径。这种方法隔离不断辐射和感应干扰，在具体设计时应在A/ D后和D/ A前加光电藕合器。对模拟信号隔离常采用隔离放大器。采用隔离放大器的变压器将信号磁藕合，隔离了通路的线路连接，从而切断了干扰源。也可以采用压频转换器(VFC)把模拟信号转换成数字信号，在通过光电藕合器隔离，光电藕合器的输出信号再由频压转换器(FVC)转换成模拟信号。

1.5使用硬件看门狗

看门狗电路(WD7)其作用是监测单片机的运行，一旦发生死机，就发出复位信号，恢复程序的正常运行.WI71电路是一个独立的计时器，单片机在正常运行

中会不断发出清零信号给WI71，清WI71计时器，使WI71无法产生复位信号。如果发生死机，则WI71计时器无法接收清零信号，计时器计满产生溢出信号使单片机复位，恢复程序的正常运行。

软件：

1.6数字滤波

通常采用的方法有:算术平均滤波法，中值滤波法，去极值平均滤波法，滑动平均滤波法，加权滑动平均滤波法，莱特准则法，程序判别法等。

1.7掉电保护

电网瞬间断电或电压突然下降将使单片机系统陷入混乱状态，电网电压恢复正常后，单片机系统难以恢复正常。对付这类事故的有效方法就是掉申保护掉申信号由硬件申路检测。并加到单片机的外部中断输入端。软件中断将掉电中断规定为高级中断，使系统及时对掉电作出反映。在掉电中断子程序中，首先进行现场保护，保存当时重要的状态参数，当电源恢复正常时，CPU重新复位，恢复现场，继续未完成的工作。

1.8指令冗余

当CPU受到干扰后，程序弹飞到某一单字节指令上时便自动纳入正轨，当程序弹飞到某一双字节或三字节指令上时，往往将一些操作数当作指令码来执行，引起混乱，从而继续出错。因此，我们应多采用单字节指令，并在双字节或三字节指令后插入两条NOP指令，保护其指令不被拆散。当程序弹飞到某一双字节或三字节指令上时，被完整执行，使程序走上正轨。对程序流向起决定作用的指令(如RET , RETl , I C I .I . , JZ , JC , JNC)和某些对系统工作起重要作用的指令(如SETB ,EA等)的后而，可重复写上述这些指令，以确保这些指令的正确执行。

降频降耗法和降压降耗法

要减小CMOS电路的总功耗P,必须设法减小静态功耗PD和动态功耗PA。降低工作电压和工作频率可显著降低功耗,分别称之为“降压降耗法”和“降频降耗法”,这是降低功耗的2个基本途径。从PD和PA的表达式可以看出,降频降耗法可降低动态功耗PA,而降压法不但可减小动态功耗PA,而且可降低静态功耗PD,显著降低总功耗。降频降耗法是系统在工作过程中,根据需求适时地调节整个系统或其中某些部件的工作频率,在不影响系统性能的情况下,降低其功率消耗。

在数字领域中,频率改变较容易实现,按倍数变化更加容易。降压降耗法是系统在工作过程中,根据需求适时地调节整个系统或其中某些部件的工作电压。这里调节工作电压是指调节电压连续变化,是系统在工作过程中根据工作状态及负载情况,能连续自动地调节系统的工作电压,从而达到节约能源,降低功耗的目的。对于工作电压的改变,需要数字电路与模拟电路混合控制。现在一般可控制为2个值变化,即在某一电压下器件工作和关断电源(电压为0),使该器件不工作。

2、选用dsPIC30F2012单片机的CCP 模块设计频率计，频率测量范围0.1HZ 至10KHz ，写出设计方案。

设计方案：

由T=1/f,算得1T =10s,ms T 1.02=。有题我们可以看出频率范围较大，周期较长。我们设CCP 捕捉信号的上升沿，时钟周期为s μ1。16位dsPIC 的总时长约为65毫秒，故在测量低频信号时，时钟信号会溢出。

所以在测量低频信号时，我们还需要记录中断的次数，由dsPIC 设计手册，我们可以知道dsPIC 如果有溢出产生中断。则低频信号的测量公式为

1*65536t M s T +=μ

M 为溢出次数，1t 为剩余的时长。

对于高频信号，我们可以测量多个周期后求平均值的方法来提高精度。