單片機設(shè)計要注意的事項總結(jié)

單片機的設(shè)計要注意的事項

1.降低外時鐘頻率

外時鐘是高頻的噪聲源，除能引起對本應(yīng)用系統(tǒng)的干擾之外，還可能產(chǎn)生對外界的干擾,以8051單片機為例

最短指令周期1μs時，外時鐘是12MHz。而同樣速度的Motorola 單片機系統(tǒng)時鐘只需4MHz微控制器產(chǎn)生的最有影響的高頻噪聲大約是時鐘頻率的3倍

2.低噪聲系列單片機

改進的技術(shù)將電源、地安排在兩個相鄰的引腳上,外部去耦電容在PCB設(shè)計上更容易安排

3.時鐘監(jiān)測電路、看門狗技術(shù)與低電壓復(fù)位

時鐘監(jiān)控有效與省電指令STOP是一對矛盾。只能使用其中之一。 看門狗技術(shù)是監(jiān)測應(yīng)用程序中的一段定時中斷低電壓復(fù)位技術(shù)是監(jiān)測單片機電源電壓，當電壓低于某一值時產(chǎn)生復(fù)位信號。由于單片機技術(shù)的發(fā)展，單片機本身對電源電壓范圍的要求越來越寬。電源電壓從當初的5V降至3.3V并繼續(xù)下降到2.7V、2.2V、1.8V。在是否使用低電壓復(fù)位功能時應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用情況權(quán)衡一下

4. EFT技術(shù)

毛刺會成為觸發(fā)信號干擾正常的時鐘信號。交替使用施密特電路和RC濾波可以使這類毛刺不起作用，這就是EFT技術(shù)

5.軟件方面的措施

單片機本身在指令設(shè)計上也有一些抗干擾的考慮

以上提到的是當前廣泛使用的單片機應(yīng)該具有的內(nèi)部抗干擾措施。在選用單片機時，要檢查一下這些性能是否都有，以求設(shè)計出可靠性高的系統(tǒng)。這里要提醒的是最后對不用的ROM要做處理。原則是萬一程序落到這里可以自恢復(fù)。

用于單片機系統(tǒng)的干擾抑制元件

1.去耦電容

每個集成電路的電源、地之間應(yīng)配置一個去耦電容, 吸收或提供該集成電路內(nèi)部三極管導(dǎo)通、截止引起的電流變化(di/dt)，從而降低系統(tǒng)噪聲, 要選高頻特性好的獨石電容或瓷片電容作去耦電容。每塊印制電路板電源引入的地方要安放一只大容量的儲能電容。鉭電容則比電解電容效果更好,使用時要與去耦電容成對使用

2.抑制高頻的電感

用粗漆包線穿入軸向有幾個孔的鐵氧體芯，就構(gòu)成了高頻扼制器件。將其串入電源線或地線中可阻止高頻信號從電源/地線引入。這種元件特別適用于隔開一塊印制電路板上的模擬電路區(qū)、數(shù)字電路區(qū)、以及大功率驅(qū)動區(qū)的供電。應(yīng)該注意的是它必須放在該區(qū)儲能電容與電源之間而不能放在儲能電容與用電器件之間

3.自恢復(fù)保險絲

這是用一種新型高分子聚合材料制成的器件，當電流低于其額定值時，它的直流電阻只有零點幾歐。而電流大到一定程度，它的阻值迅速升高，引起發(fā)熱，而越熱電阻越大，從而阻斷電源電流。當溫度降下來以后能自動恢復(fù)正常。這種器件可防止CMOS器件在遇到強沖擊型干擾時引起所謂“可控硅觸發(fā)”現(xiàn)象。這種現(xiàn)象指集成電路硅片的基體變得導(dǎo)通，從而引起電流增大，導(dǎo)致CMOS集成電路發(fā)熱乃至燒毀。

4.防雷擊器件

室外使用的單片機系統(tǒng)或電源線、信號線從室外架空引入室內(nèi)的，要考慮系統(tǒng)的防雷擊問題

氣體放電管TVS, 這類元器件要和抗共模和抗差模干擾的電感配合使用以提高抗干擾效果。

提高單片機系統(tǒng)抗干擾能力的主要手段

1.接地

這里的接地指接大地，也稱作保護地。為單片機系統(tǒng)提供良好的地線，對提高系統(tǒng)的抗干擾能力極為有益。特別是對有防雷擊要求的系統(tǒng)，良好的接地至關(guān)重要為單片機供電的電源的地俗稱邏輯地，它們和大地的地的關(guān)系可以相通、浮空、或接一電阻，要視應(yīng)用場合而定。不能把地線隨便接在暖氣管子上。絕對不能把接地線與動力線的火線、零線中的零線混淆