單片機應用系統鋁電解電容硬件電路設計參考

　　一個單片機應用系統的硬件電路設計包括兩部門內容：一是系統擴展，即單片機內部的成果單位，如ROM、RAM、I/O、按時器/計數器、間斷系統等不能滿意應用系統的要求時，必需在片外舉辦擴展，選擇適當的芯片，設計相應的電路。二是系統的設置，即憑據系統成果要求設置外圍設備，如鍵盤、顯示器、打印機、A/D、D/A轉換器等，要設計符合的接口電路。
　　系統的擴展和設置應遵循以下原則：
　　1、盡大概選擇典范電路，并切合單片機通例用法。為硬件系統的尺度化、模塊化打下精采的基本。
　　2、系統擴展與外圍設備的設置程度應充實滿意應用系統的成果要求， 1000UF 6.3V，并留有適當余地，以便舉辦二次開拓。
　　3、硬件布局應團結應用軟件方案一并思量。硬件布局與軟件方案會發生彼此影響，思量原則是：軟件能實現的成果盡大概由軟件實殃，以簡化硬件布局。但必需留意，由軟件實現的硬件成果，一般響應時間比硬件實現長， 鋁電解電容，且占用CPU時間。
　　4、系統中的相關器件要盡大概做到機能匹配。如選用CMOS芯片單片機組成低功耗系統時，系統中所有芯片都應盡大概選擇低功耗產物。
　　5、靠得住性及抗滋擾設計是硬件設計必不行少的一部門，它包羅芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線、通道斷絕等。
　　6、單片機外圍電路較多時，必需思量其驅動本領。驅動本領不敷時，系統事情不行靠，可通過增設線驅動器加強驅動本領或淘汰芯片功耗來低落總線負載。
　　7、只管朝“單片”偏向設計硬件系統。系統器件越多，器件之間彼此滋擾也越強，功耗也增大，也不行制止地低落了系統的不變性。跟著單片機片內集成的成果越來越強，真正的片上系統SoC已經可以實現，如ST公司新近推出的μPSD32××系列產物在一塊芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存儲器、SRAM、A/D、I/O、兩個串口、看門狗、上電復位電路等等。
　　單片機系統硬件抗滋擾常用要領實踐
　　影響單片機系統靠得住安詳運行的主要因素主要來自系統內部和外部的各類電氣滋擾，并受系統布局設計、元器件選擇、安裝、制造工藝影響。這些都組成單片機系統的滋擾因素，常會導致單片機系統運行反常，輕則影響產物質量和產量，重則會導致變亂，造成重大經濟損失。
　　形成滋擾的根基要素有三個：
　?。?）滋擾源。指發生滋擾的元件、設備或信號，用數學語言描寫如下：du/dt， di/dt大的處所就是滋擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都大概成為滋擾源。
　?。?）流傳路徑。指滋擾從滋擾源流傳到敏感器件的通路或前言。典范的滋擾流傳路徑是通過導線的傳導和空間的輻射。
　?。?）敏感器件。指容易被滋擾的工具。如：A/D、D/A調動器，單片機，數字IC， 弱信號放大器等。
　　滋擾的分類
　　1滋擾的分類
　　滋擾的分類有許多幾何種，凡是可以憑據噪聲發生的原因、傳導方法、波形特性等等舉辦差異的分類。按發生的原因分：
　　可分為放電噪聲音、高頻振蕩噪聲、浪涌噪聲。
　　按傳導方法分：可分為共模噪聲和串模噪聲。
　　按波形分：可分為一連正弦波、脈沖電壓、脈沖序列等等。
　　2 滋擾的耦合方法
　　滋擾源發生的滋擾信號是通過必然的耦合通道才對測控系統發生浸染的。因此，我有須要看看滋擾源和被滋擾工具之間的通報方法。滋擾的耦合方法，無非是通過導線、空間、民眾線等等，細分下來，主要有以下幾種：
　?。?）直接耦合：
　　這是最直接的方法，也是系統中存在最普遍的一種方法。好比滋擾信號通過電源線侵入系統。對付這種形式，最有效的要領就是插手去耦電路。從而很好的抑制。
　?。?）民眾阻抗耦合：
　　這也是常見的耦合方法，這種形式經常產生在兩個電路電流有配合通路的環境。為了防備這種耦合，凡是在電路設計上就要思量。使滋擾源和被滋擾工具間沒有民眾阻抗。
　?。?）電容耦合：
　　又稱電場耦合或靜電耦合 。是由于漫衍電容的存在而發生的耦合。
　?。?）電磁感到耦合：
　　又稱磁場耦合。是由于漫衍電磁感到而發生的耦合。
　?。?）泄電耦合：
　　這種耦合是純電阻性的，在絕緣欠好時就會產生。
　　常用硬件抗滋擾技能
　　針對形成滋擾的三要素，采納的抗滋擾主要有以下手段。
　　1 抑制滋擾源
　　抑制滋擾源就是盡大概的減小滋擾源的du/dt，di/dt。這是抗滋擾設計中最優先思量和最重要的原則，經常會起到事半功倍的結果。減小滋擾源的du/dt主要是通過在滋擾源兩頭并聯電容來實現。減小滋擾源的di/dt則是在滋擾源回路串聯電感或電阻以及增加續流二極管來實現。
　　抑制滋擾源的常用法子如下：
　?。?）繼電器線圈增加續流二極管，消除斷開線圈時發生的反電動勢滋擾。僅加續流二極管會使繼電器的斷開時間滯后，增加穩壓二極管后繼電器在單元時間內可行動更多的次數。
　?。?）在繼電器接點兩頭并接火花抑制電路（一般是RC串聯電路，電阻一般選幾K 到幾十K，電容選0.01uF），減小電火花影響。
　?。?）給電機加濾波電路，留意電容、電感引線要只管短。
　?。?）電路板上每個IC要并接一個0.01μF～0.1μF高頻電容，以減小IC對電源的影響。留意高頻電容的布線，連線應接近電源端并只管粗短，不然，便是增大了電容的等效串聯電阻，會影響濾波結果。
　?。?）布線時制止90度折線，淘汰高頻噪聲發射。
　?。?）可控硅兩頭并接RC抑制電路，減小可控硅發生的噪聲（這個噪聲嚴重時大概會把可控硅擊穿的）。
　　2 割斷滋擾流傳路徑
　　按滋擾的流傳路徑可分為傳導滋擾和輻射滋擾兩類。
　　所謂傳導滋擾是指通過導線流傳到敏感器件的滋擾。高頻滋擾噪聲和有用信號的頻帶差異，可以通過在導線上增加濾波器的要領割斷高頻滋擾噪聲的流傳，有時也可加斷絕光耦來辦理。電源噪聲的危害最大，要出格留意處理懲罰。
　　所謂輻射滋擾是指通過空間輻射流傳到敏感器件的滋擾。一般的辦理要領是增加滋擾源與敏感器件的距，用地線把它們斷絕和在敏感器件上加蔽罩。
　　割斷滋擾流傳路徑的常用法子如下：
　?。?）充實思量電源對單片機的影響。電源做得好，整個電路的抗滋擾就 辦理了一泰半。
　　很多單片機對電源噪聲很敏感，要給單片機電源加濾波電路或穩壓器，以減小電源噪聲對單片機的滋擾。好比，可以操作磁珠和電容構成π形濾波電路，雖然條件要求不高時也可用100Ω電阻取代磁珠。
　?。?）假如單片機的I/O口用來節制電機等噪聲器件，在I/O口與噪聲源之間應加斷絕（增加π形濾波電路）。
　?。?）留意晶振布線。晶振與單片機引腳只管接近，用地線把時鐘區斷絕起來，晶振外殼接地并牢靠。
　?。?）電路板公道分區，如強、弱信號，數字、模仿信號。盡大概把滋擾源（如電機、繼電器）與敏感元件（如單片機）遠離。
　?。?）用地線把數字區與模仿區斷絕。數字地與模仿地要疏散，最后在一點接于電源地。A/D、D/A芯片布線也以此為原則。
　?。?）單片機和大功率器件的地線要單獨接地，以減小彼此滋擾。 大功率器件盡大概放在電路板邊沿。
　?。?）在單片機I/O口、電源線、電路板毗連線等要害處所利用抗滋擾元件如磁珠、磁環、電源濾波器、屏蔽罩，可明顯提高電路的抗滋擾機能。
　　3 提高敏感器件的抗滋擾機能
　　提高敏感器件的抗滋擾機能是指從敏感器件這邊思量只管淘汰對滋擾噪聲 的拾取，以及從不正常狀態盡快規復的要領。
　　提高敏感器件抗滋擾機能的常用法子如下：
　?。?）布線時只管淘汰回路環的面積，以低落感到噪聲。
　?。?）布線時，電源線和地線要只管粗。除減小壓降外，更重要的是低落耦 合噪聲。
　?。?）對付單片機閑置的I/O口，不要懸空，要接地或接電源。其它IC的閑置端在不改變系統邏輯的環境下接地或接電源。
　?。?）對單片機利用電源監控及看門狗電路，如：IMP809，IMP706，IMP813，X5043，X5045等，可大幅度提高整個電路的抗滋擾機能。
　?。?）在速度能滿意要求的前提下，只管低落單片機的晶振和選用低速數字電路。（6）IC器件只管直接焊在電路板上，罕用IC座。
　　4 其它常用抗滋擾法子
　　交換端用電感電容濾波：去掉高頻低頻滋擾脈沖。
　　變壓器雙斷絕法子：變壓器低級輸入端串接電容，初、次級線圈間屏蔽層與低級間電容中心接點接大地，次級外屏蔽層接印制板地，這是硬件抗滋擾的要害手段。次級加低通濾波器：接收變壓器發生的浪涌電壓。
　　回收集成式直流穩壓電源：因為有過流、過壓、過熱等掩護。
　　I/O口回收光電、磁電、繼電器斷絕，同時去掉民眾地。
　　通訊線用雙絞線：解除平行互感。
　　防雷電用光纖斷絕最為有效。
　　A/D轉換用斷絕放大器或回收現場轉換：淘汰誤差。
　　外殼接大地：辦理人身安詳及防外界電磁場滋擾。
　　加復位電壓檢測電路。防備復位不充份，CPU就事情，尤其有EEPROM的器件，復位不充份會改變EEPROM的內容。
　　印制板工藝抗滋擾：
　?、匐娫淳€加粗，公道走線、接地，三總線分隔以淘汰互感振蕩。
　?、贑PU、RAM、ROM等主芯片，VCC和GND之間接電解電容及瓷片電容，去掉高、低頻滋擾信號。
　?、郦毩⑾到y布局，淘汰接插件與連線，提高靠得住性，淘汰妨礙率。
　?、芗蓧K與插座打仗靠得住，用雙簧插座，最好集成塊直接焊在印制板上，防備器件打仗不良妨礙。
　?、萦袟l件回收四層以上印制板，中間兩層為電源及地。