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單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計
作者：a12345678　欄目：新手園地
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計
這是去年寫的，沒有校對，可能存在錯誤，若讀者發(fā)現(xiàn)，請指正。

單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

提綱

前  言                            1
1．單片機最小系統(tǒng)的組成：            1
2．單片機系統(tǒng)硬件的優(yōu)化設(shè)計              2
2．1．元器件                            2
2．1．1　器件的工作壽命和器件的極限工作溫度范圍  2
2．1．2　器件的實際工作范圍              3
2．1．2．1 元器件的實際可以工作范圍        3      
2．1．2．2  元器件指標的變化              5
2．1．3  器件的降額使用                  12
2．2．電路設(shè)計                            12
2．3．電源選型與設(shè)計                       16     
2．3．1　電源波動和干擾對模擬電路的影響      16        
2．3．2　電源波動和干擾對數(shù)字電路的影響      16        
2．3．3  線性電源                          17
2．3．4  開關(guān)電源                          18
2．4．PCB設(shè)計                             22
2．4．1　電源線的分配問題                   22
2．4．2　信號線的分布問題                   23
2．4．3　模擬電路布線問題                  24
2．4．4　數(shù)字電路布線問題                  24
2．4．5　線徑問題                         25
2．4．6　線間距離問題                     25
2．4．7  手動布線                         25
3．單片機系統(tǒng)軟件的優(yōu)化設(shè)計。              25
3．1．總體設(shè)計與模塊設(shè)計                   25
3．2．可靠的編程方式                      26
3．3．簡單多任務(wù)方式                      27


* - 本貼最后修改時間：2005-11-10 1:33:15 修改者：a12345678
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a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計


關(guān)鍵詞：單片機系統(tǒng)  優(yōu)化設(shè)計  

前  言
由于當今單片機集成度大大提高，一個單片機內(nèi)部一般集成了算術(shù)邏輯計算單元、寄存器堆、振蕩器、多個定時計數(shù)器、內(nèi)部總線、IO單元、異步通訊口（UART）、容量不大的靜態(tài)存儲器和一定容量的程序存儲器，部分單片機內(nèi)部甚至集成了E２PROM、I2C接口、SPI接口、ISP／JTAG接口、8～12位AD轉(zhuǎn)換器、PWM接口等等。因此現(xiàn)在的單片機只需要很少的外圍器件，就可以獨立完成一定的任務(wù)，不需要象以前的Z80－CPU那樣，需要擴展大量的外圍器件。這種以單片機為核心，擴展少量外圍器件的單片機系統(tǒng)稱為單片機最小系統(tǒng)。由于單片機最小系統(tǒng)具有運用靈活、體積小、成本低的特點，得到廣泛的應(yīng)用，不論在冰箱、空調(diào)、汽車或是其它地方。
由于技術(shù)的進步，單片機編程語言由匯編語言過渡到Ｃ語言，單片機編程的難度大大降低；同時，單片機調(diào)試和仿真環(huán)境也由最初的手工翻譯的機器碼（這里需要感謝原來的啟東計算機廠，是它推動了單片機技術(shù)在中國最初的普及，雖然該廠的產(chǎn)品現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰了），進步為Ｃ語言與匯編程序直接仿真調(diào)試、自動發(fā)現(xiàn)語法錯誤.....這樣，單片機系統(tǒng)設(shè)計的門檻降到很低的程度，現(xiàn)在從理論上說，學(xué)過電子技術(shù)的人幾乎都可以做單片機系統(tǒng)的設(shè)計，這可以從大學(xué)生找工作的應(yīng)聘資料中可以得到證實。
實際上，單片機程序的設(shè)計、仿真調(diào)試只是單片機系統(tǒng)的設(shè)計一部分，單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計才是單片機系統(tǒng)的設(shè)計的核心和難點。由于很多人沒有認識到這個問題，導(dǎo)致了單片機系統(tǒng)不能工作、或是工作不穩(wěn)定、成本過高等問題。
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計包括單片機系統(tǒng)硬件的優(yōu)化設(shè)計和單片機系統(tǒng)軟件的優(yōu)化設(shè)計。本文以最普通的AT89S52組成的最小系統(tǒng)為例，說明如何進行優(yōu)化設(shè)計。
本文將盡可能用最通俗的語言進行描述，避免數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)，便于讀者理解。有關(guān)精確的計算方法，詳見參考文獻。[1][2]
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a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
1．單片機最小系統(tǒng)的組成：
本文中，單片機最小系統(tǒng)由CPU（AT89S52）、復(fù)位電路、串行E２PROM、AD轉(zhuǎn)換器、鉑電阻溫度傳感器和放大器、控制輸出、RS485接口、以及電源組成，見圖1-1。

溫度傳感器   ＡＤ轉(zhuǎn)換器  ＣＰＵ  控制輸出     電源
和放大器                         串行E2PROM
             復(fù)位電路            鍵盤/顯示
                                 RS485接口

圖1-1  單片機最小系統(tǒng)總體框圖
（由于原圖使用word文本框繪制，沒法帖，只好這樣貼了，抱歉）
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a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
2．單片機系統(tǒng)硬件的優(yōu)化設(shè)計
   單片機系統(tǒng)硬件優(yōu)化設(shè)計涉及很多方面，這里主要討論熱設(shè)計、壽命設(shè)計、電磁兼容設(shè)計和保證設(shè)計指標時的經(jīng)濟化設(shè)計問題。為了控制本文篇幅，限定討論范圍局限于電路板級。
以下分別在硬件設(shè)計中的元器件選型、電路設(shè)計、電源選型與設(shè)計、PCB設(shè)計中，分別對上述問題進行討論。
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a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
2．1．元器件
器件的優(yōu)化設(shè)計包含器件可靠性指標、器件的工作溫度范圍、器件的實際工作范圍、器件的降額使用、器件的優(yōu)化選型等問題。
2．1．1　器件的工作壽命和器件的極限工作溫度范圍
器件可靠性指標是以小時為單位的負指數(shù)次方。這個指標用于說明單個器件出故障的幾率，同時可以用來估算多個元件構(gòu)成的電路的的可靠性。
由于諸多原因，時至今日，中國的元器件生產(chǎn)企業(yè)對于器件的可靠性認識仍然不足，很多器件仍然沒有可靠性指標。這給器件的選型帶來較大的困難，民用品設(shè)計中還過分依賴經(jīng)驗。
為了表示器件的適用范圍，一般對器件進行分級。中國對于器件的分級較簡單，一般分為商業(yè)級、工業(yè)級和軍用級。
商業(yè)級器件是最低級別，成本最低，可靠性能夠滿足一般的要求，用于對可靠性沒有明確要求的場合，例如家電等消費品。商業(yè)級器件的工作溫度范圍是0～70℃，儲藏溫度為-55～+125℃。
工業(yè)級器件應(yīng)用于有一定可靠性要求的場合，例如工業(yè)自動控制等。工業(yè)級器件的工作溫度范圍是-40～+85℃℃，儲藏溫度為-55～+125℃。工業(yè)級器件的成本略高于商業(yè)級器件。
軍用級器件是為了滿足嚴格的軍用環(huán)境和可靠性要求而規(guī)定的。軍用級器件的工作溫度范圍是-55～+125℃℃，儲藏溫度為-55～+125℃℃。軍用級器件需要認證。軍用級器件的成本是商業(yè)級器件的數(shù)十倍。
實際上，對于不同級別的元件，可靠性指標是有一定區(qū)別的，只是國內(nèi)的指標不規(guī)范，還沒有統(tǒng)一標準。
在國外，例如美國，元器件的分級較細，并且還需要認證和發(fā)放授權(quán)書。
6樓： >>參與討論
maychang
不錯，請繼續(xù)。
 
7樓： >>參與討論
songfei002
老大，牛氣呀！
看了之后頓悟！
8樓： >>參與討論
yinjikang
怎么就沒有下文了��！老大？
怎么就沒有下文了�。±洗�？
能不能傳完呢，謝謝�。�！
9樓： >>參與討論
zouweitao
頂ING!
 
10樓： >>參與討論
a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
2．1．2　器件的實際工作范圍
（為簡化討論起見，這里僅僅考慮溫度對元器件的影響，不考慮實際環(huán)境緯度、大氣壓、濕度和鹽度等等的變化對元器件的影響。）
2．1．2．1 元器件的實際可以工作范圍
器件的實際工作范圍包含兩層含義，一層是指實際的工作溫度范圍，另一層是指在實際的工作溫度范圍內(nèi)，元器件指標的變化。
實際的電路，必然工作在一定的環(huán)境中。使用環(huán)境的受地球一年四季氣候變化的影響，還受安裝位置的影響。例如工作在室外，若在東北地區(qū)，冬季最低環(huán)境溫度可以達到-30℃以下，而在夏季最高環(huán)境溫度可以達到40℃以上；若在南方地區(qū)，冬季最低環(huán)境溫度可以達到0℃以下，而在夏季太陽直射下最高環(huán)境溫度可以達到60℃以上。即使是在實驗室中，也存在一定的溫度變化范圍，一般在20～25℃的變化。
元器件的實際工作溫度范圍還受元器件實際功耗、元器件的封裝熱阻、環(huán)境散熱能力影響。
在實際電路中，元器件必然會有一定的功耗，實際功耗的大小與電路設(shè)計有很大關(guān)系。元器件的工作頻率較高、輸出負載較重、電源電壓較高時，元器件的功耗將大大增加。以某廠家生產(chǎn)的FPGA為例，當空載時，功耗僅僅幾十mW；當部分電路工作在100MHZ，而且部分輸出電路帶有負載后，芯片的功耗立即上升到1W以上，功耗上升數(shù)十倍。
元器件的功耗自然轉(zhuǎn)化為元器件的發(fā)熱，這些熱量需要通過一定的途徑散發(fā)到自然環(huán)境中。這個途徑一般可以簡化為芯片內(nèi)部發(fā)熱節(jié)點到芯片的晶片表面、芯片的晶片表面到芯片的封裝外表面、芯片的封裝外表面到散熱器、散熱器到機箱內(nèi)空氣、機箱內(nèi)空氣到自然環(huán)境的熱傳導(dǎo)過程。這個途徑中的每個環(huán)節(jié)內(nèi)部和每個環(huán)節(jié)之間，需要存在一定的溫度梯度才能實現(xiàn)熱量的傳遞。這個溫度梯度可以看作是熱傳導(dǎo)的阻力，簡稱為熱阻。由于熱阻的存在，使得芯片的熱量不能快速的散發(fā)出去，造成芯片內(nèi)核的溫度遠遠高于環(huán)境溫度，大大劣化了芯片的工作環(huán)境。合理選用適當?shù)姆庋b、增加散熱片、增加空氣流動速度都有利于降低熱阻。例如對于常用的LDO穩(wěn)壓器SPX1117（兼容LM1117）的熱阻見表2-1。
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a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
抱歉，沒法帖圖，SPX1117（兼容LM1117）的熱阻表請參看SPX1117.pdf

從表2-1（SPX1117（兼容LM1117）的熱阻表）可以看出，在不加散熱器時，TO-220封裝的SPX1117直接到環(huán)境的熱阻是60℃/W，這說明SPX1117每1W功耗會導(dǎo)致芯片內(nèi)核溫度升高60℃。
若電路中，SPX1117用于將8V電壓降低為3.3VDC輸出，輸出電流為0.5A，則自身功耗為2.35W。若SPX1117芯片內(nèi)核溫度最高允許150℃，則可以進行如下計算：
RT =（Tjmax - Ta）/ P
式中：RT -- 總熱阻；
Tjmax -- 最高結(jié)溫，SPX1117芯片內(nèi)核溫度最高允許150℃
Ta -- 當前環(huán)境溫度
P  -- 器件的功耗
若取環(huán)境溫度為0℃時，可以計算出此時最高熱阻必須低于63.8℃/W；若取環(huán)境溫度為50℃時，可以計算出此時最高熱阻必須低于42.6℃/W。這里沒加散熱片，取SPX1117直接到環(huán)境的熱阻60℃/W，可見當環(huán)境溫度為0℃時，SPX1117可以正常工作；當環(huán)境溫度升高到50℃時，SPX1117已經(jīng)不能工作了�？梢姯h(huán)境對于芯片工作狀態(tài)的影響。
同樣是上述SPX1117，若增加散熱片，則SPX1117到環(huán)境的熱阻由SPX1117內(nèi)核到焊片的熱阻、焊片到散熱片的熱阻、散熱片到環(huán)境的熱阻組成。這是可以從表2-1中查到SPX1117內(nèi)核到焊片的熱阻為3℃/W；SPX1117與散熱器之間加硅脂，這時SPX1117焊片到散熱片的熱阻可大致認為不高于0.5℃/W。這時可以計算環(huán)境溫度為50℃時的總熱阻和散熱器的熱阻：
RT =（Tjmax - Ta）/ P = （150 - 50 ）/ 2.35 = 42.6（℃/W）
散熱器熱阻RTf計算：
RTf = RT - RTj - RTc = 42.6 - 0.5 - 3 = 39 （℃/W）
根據(jù)散熱器熱阻RTf，就可以通過散熱器資料選擇合適的散熱器。實際上由于這里RTf = 39 （℃/W），散熱器比較容易選擇。
可見，熱阻對于芯片的工作同樣有很大的影響。不重視環(huán)境溫度的變化，就不能設(shè)計出在一年四季中正常工作的電路。同樣，不重視元器件實際功耗、元器件的封裝熱阻、環(huán)境散熱能力影響，同樣不能設(shè)計出可以正常運行的產(chǎn)品。
總之，元器件的實際可以工作范圍是由環(huán)境溫度、元器件實際功耗、元器件的封裝熱阻、環(huán)境散熱能力限制的。
設(shè)計實踐中發(fā)現(xiàn)，元器件的溫度上升，會導(dǎo)致元器件的壽命縮短，一般情況下每提高10℃，元器件的壽命減半；在接近極限溫度附近，由于熱應(yīng)力破壞作用，高溫能夠?qū)е略骷目焖贀p壞。


* - 本貼最后修改時間：2005-11-9 20:05:19 修改者：a12345678
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a12345678
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2．1．2．2  元器件指標的變化
元器件指標的一般都受元器件的溫度變化影響，其中對于早期元器件的影響更大。這里僅僅以LM324、OP07、7650等運放為例進行說明，實際上溫度變化同樣對電阻、電容、電感等無源元件有很大影響。
對于運放，溫度變化最明顯的影響是對輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流的影響，增加誤差；當電路不對稱時，溫度變化可以通過對輸入偏置電流影響，造成新的誤差。
從表2-2中可以看出，在環(huán)境溫度25℃時，LM324的輸入失調(diào)電壓為2mV（典型值），輸入失調(diào)電壓溫飄為7uV/℃；輸入失調(diào)電流為5nA（典型值），輸入失調(diào)電流溫飄為7pA/℃；輸入偏置電流為40nA（典型值），輸入偏置電流溫飄為50pA/℃。
若用LM324放大100mV信號時，若采用差分電路，輸入電阻10KΩ，工作溫度范圍為10～30℃時，由于電路對稱，可以消除輸入偏置電流溫飄的影響。為了降低溫度造成的影響，可以采用中間溫度調(diào)零辦法，這樣溫度就將溫度的變化范圍減小了一半，這時的誤差可以估算如下：
輸入失調(diào)電壓誤差= 7uV/℃ × 10℃ = 70uV
輸入失調(diào)電流溫飄誤差= 7pA/℃ ×10KΩ × 10℃ = 0.7uV
合計誤差=70.7uV
相對誤差= (70.7uV / 100mV) × 100% = 0.071%
若輸入信號降低為40mV時，相對誤差增加到0.18%，若輸入信號降低為10mV時，相對誤差增加到0.71%。
若電路采用單端同相放大，而且反相端接地時，會增加輸入偏置電流溫飄引起的誤差，這個誤差= 50pA/℃ ×10KΩ × 10℃ = 5uV。這時的總誤差=75.7uV，相對誤差= (75.7uV / 100mV) × 100% = 0.076%。
以上計算可以知道，LM324可以用于放大40mV以上的直流信號。
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a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
實際上，溫度變化還會影響其它參數(shù)，例如開環(huán)增益等，只是由于運放工作在深度負反饋方式，影響較小罷了。
另外運放手冊上給出的指標都是最理想的指標，實際元器件的指標會大打折扣，例如輸入失調(diào)電壓一般是5mV以上，其它指標也會相應(yīng)的打折扣。

   表2-2  LM324運放的直流參數(shù)(+5VDC,25℃)
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a12345678
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http://http://www.21icsearch.com/buzi/upimage/upfile2005/img/200511/200511101493377947.jpg
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a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
從表2-3中可以看出，在環(huán)境溫度25℃時，OP07D的輸入失調(diào)電壓為60uV（典型值），輸入失調(diào)電壓溫飄為0.7uV/℃；輸入失調(diào)電流為0.8nA（典型值），輸入失調(diào)電流溫飄為12pA/℃；輸入偏置電流為2nA（典型值），輸入偏置電流溫飄為18pA/℃。
若用OP07D放大100mV信號時，若采用差分電路，輸入電阻10KΩ，工作溫度范圍為10～30℃時，由于電路對稱，可以消除輸入偏置電流溫飄的影響。為了降低溫度造成的影響，可以采用中間溫度調(diào)零辦法，這樣溫度就將溫度的變化范圍減小了一半，這時的誤差可以估算如下：
輸入失調(diào)電壓誤差= 0.7uV/℃ × 10℃ = 7uV
輸入失調(diào)電流溫飄誤差= 12pA/℃ ×10KΩ × 10℃ = 1.2uV
合計誤差=8.2uV
相對誤差= (8.2uV / 100mV) × 100% = 0.008%
若輸入信號降低為40mV時，相對誤差增加到0.021%，若輸入信號降低為10mV時，相對誤差增加到0.082%。
若電路采用單端同相放大，而且反相端接地時，會增加輸入偏置電流溫飄引起的誤差，這個誤差= 18pA/℃ ×10KΩ × 10℃ = 1.8uV。這時的總誤差=10uV，相對誤差= (10uV / 100mV) × 100% = 0.01%。
以上計算可以知道，OP07D可以用于放大10mV以上的直流信號。
16樓： >>參與討論
a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
實際上，溫度變化還會影響其它參數(shù)，例如開環(huán)增益等，只是由于運放工作在深度負反饋方式，影響較小罷了。
另外運放手冊上給出的指標都是最理想的指標，實際元器件的指標會大打折扣，例如輸入失調(diào)電壓一般是200uV以上，其它指標也會相應(yīng)的打折扣。

表2-3  OP07運放的直流參數(shù)(±15VDC,25℃)
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表2-3  OP07運放的直流參數(shù)(±15VDC,25℃)

http://www.21icsearch.com/buzi/upimage/upfile2005/img/200511/2005111021335439569.jpg
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表2-4  ICL7650運放的直流參數(shù)(±5VDC,25℃)
http://www.21icsearch.com/buzi/upimage/upfile2005/img/200511/2005111021335439569.jpg
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從表2-4中可以看出，在環(huán)境溫度25℃時，ICL7650的輸入失調(diào)電壓為0.7uV（典型值），輸入失調(diào)電壓溫飄為0.02uV/℃；輸入失調(diào)電流為20pA（典型值），估計輸入失調(diào)電流溫飄不大于為0.2pA/℃；輸入偏置電流為4pA（典型值），估計輸入偏置電流溫飄不大于0.04pA/℃。
若用ICL7650放大100mV信號時，若采用差分電路，輸入電阻10KΩ，工作溫度范圍為10～30℃時，由于電路對稱，可以消除輸入偏置電流溫飄的影響。為了降低溫度造成的影響，可以采用中間溫度調(diào)零辦法，這樣溫度就將溫度的變化范圍減小了一半，這時的誤差可以估算如下：
輸入失調(diào)電壓誤差= 0.02uV/℃ × 10℃ = 0.2uV
輸入失調(diào)電流溫飄誤差= 0.2pA/℃ ×10KΩ × 10℃ = 0.02uV
合計誤差=0.22uV
相對誤差= (0.22uV / 100mV) × 100% = 0.00022%
若輸入信號降低為10mV時，相對誤差增加到0.0022%，若輸入信號降低為1mV時，相對誤差增加到0.022%。
若電路采用單端同相放大，而且反相端接地時，會增加輸入偏置電流溫飄引起的誤差，這個誤差= 0.04pA/℃ ×10KΩ × 10℃ = 0.004uV。這時的總誤差=0.224uV，相對誤差= (0.224uV / 100mV) × 100% = 0.000224%。
以上計算可以知道，ICL7650可以用于放大0.2mV以上的直流信號。
實際上，溫度變化還會影響其它參數(shù)，例如開環(huán)增益等，只是由于運放工作在深度負反饋方式，影響較小罷了。
另外運放手冊上給出的指標都是最理想的指標，實際元器件的指標會大打折扣，例如輸入失調(diào)電壓一般是5uV左右，其它指標也會相應(yīng)的打折扣。
20樓： >>參與討論
a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
LM324是普通運放，主要解決單電源、低功耗、低電壓和低成本放大的問題。它的單價極低。
OP07D是為了解決熱電偶小信號放大而推出的低飄移運放。它采用輸入級補償、激光校準、對稱結(jié)構(gòu)的辦法將普通運放精度提高了一個數(shù)量級。它的單價是LM324的數(shù)倍。
ICL7650是為了解決更小信號放大推出的高精度放大器。ICL7650采用新一代的CMOS數(shù)字/模擬混合集成技術(shù)，在運放內(nèi)部集成一個主放大器、一個誤差放大器和數(shù)字控制電路，采用數(shù)字控制技術(shù)在輸出端以200Hz輪流輸出混合放大信號與運放誤差補償信號，通過輸出濾波實現(xiàn)補償功能。將直流信號放大技術(shù)提升到一個接近理想化的水平。它的單價是OP07D的數(shù)倍。

對三種運放的分析，是為了說明合理設(shè)計電路，能夠利用較廉價的元件滿足設(shè)計要求，而盡量不采用昂貴的元件，例如動則數(shù)十/數(shù)百元的數(shù)控運放等元件。
21樓： >>參與討論
a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
2．1．3  器件的降額使用
器件的允許工作范圍，是指能夠保證較長時間的可靠工作的器件的工作范圍。器件手冊中，一般給出器件的最大工作范圍和典型工作范圍。
實際上，由于實際應(yīng)用與理論指標有很大出入，器件實際的工作范圍遠小于器件的最大工作范圍。例如，當采用濾波電源供電時，電源的電壓波動范圍較大，器件耐壓必須按照實際最大電源電壓波動范圍選取，而實際大部分時間的工作電壓并不高。
還例如，對于功率器件，隨著管殼溫度的上升，器件必須降低允許使用的額定功率，否則會損壞器件。
22樓： >>參與討論
a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
2．2．電路設(shè)計
單片機最小系統(tǒng)由CPU（AT89S52）、復(fù)位電路、串行E２PROM、AD轉(zhuǎn)換器、鉑電阻溫度傳感器和放大器、控制輸出、RS485接口、以及電源組成，工作任務(wù)比較簡單。
這里的單片機一般采用內(nèi)部的程序存儲器就夠用了，臨時參數(shù)存入內(nèi)部SRAM中，設(shè)置參數(shù)保存在外部的I2C接口SE2PROM中，避免擴展總線占用過多的IO口。
單片機一定要采用專用的復(fù)位芯片，例如MAX810L等。簡單的RC復(fù)位能夠保證80%以上的可靠上電復(fù)位，至少但是不能保證電源紋波造成的死機問題。雖然單片機內(nèi)部的WD可以解決一些問題，但是電源紋波可能造成單片機在錯誤的死循環(huán)不斷刷新WD，造成WD失效。
WD可以考慮使用單片機內(nèi)部的WD，不過這個WD僅僅計數(shù)8096個時鐘，在12MHZ時，最多能夠達到8ms，所以使用這個WD時需要提高刷新頻率。
串行E2PROM可以選用最廉價的24Cxx，只要滿足容量要求即可。
鍵盤一般采用IO口用矩陣方式掃描即可；
顯示一般采用串行輸出動態(tài)掃描顯示；
控制輸出一般采用PWM做連續(xù)PID或是斷續(xù)PID，注意隔離輸出，避免干擾。
RS485接采用普通的MAX485即可
23樓： >>參與討論
wangmable
好
樓主，鄙人對你的文章很感興趣，覺得收獲頗多，能否把你全文發(fā)給我，不勝感激！
24樓： >>參與討論
Mark_Jr
樓主辛苦了！！
樓主辛苦了�。〔贿^，做成個.pdf文件多好啊！
25樓： >>參與討論
a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
    由于鐵圖十分麻煩，這里省略一部分圖。
    由于鉑電阻溫度傳感器的信號較大，一般輸出數(shù)十到數(shù)百mV，對運放的要求不高，若采用OP07D做放大器時，可以簡化調(diào)零設(shè)計。鉑電阻溫度傳感器在較寬的溫度范圍上，信號不是線性的，需要線性化處理。鉑電阻溫度傳感器的信號線性化處理由2種辦法，一種是由模擬電路實現(xiàn)，這可以降低成本，但是需要增加調(diào)試量，另一種是采用數(shù)字化校正，這需要采用較高精度的AD轉(zhuǎn)換器。
這里，若強調(diào)經(jīng)濟性時，建議采用模擬電路校正；若強調(diào)快速調(diào)整時，建議采用數(shù)字化校正。兩者最大的差異是AD轉(zhuǎn)換器的成本。14位以上精度的AD轉(zhuǎn)換器成本較高一些，而12位以下精度的AD轉(zhuǎn)換器成本較低。而軟件上的開銷相差不大。
AD的種類及特點：VF轉(zhuǎn)換型LM331
圖2-2-4  LM331應(yīng)用電路參考圖

FIGURE 1. Simple Stand-Alone Voltage-to-Frequency Converter with ±0.03% Typical Linearity (f = 10 Hz to 11 kHz)

圖2-2-5  LM331改進線性應(yīng)用電路參考圖

FIGURE 4. STANDARD TEST CIRCUIT and Applications CIRCUIT, PRECISION Voltage-to-Frequency Converter
LM331可以實現(xiàn)將輸入直流信號轉(zhuǎn)換為0～100KHZ的頻率信號，最好線性度可以做到±0.03%，相當于真實11位半的精度。若需要更高的輸出頻率，可以考慮使用AD650～AD654，最高輸出頻率可以做到2MHZ。

ADS1110 廉價16位Σ-Δ轉(zhuǎn)換AD




* - 本貼最后修改時間：2005-11-11 21:32:25 修改者：a12345678
26樓： >>參與討論
a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
2．3．電源選型與設(shè)計
   在整機電路設(shè)計中，電源是極為重要的一個部件。電源的設(shè)計好壞，直接關(guān)系到整機的可靠性。在形式試驗中的電源范圍測試和靜電放電測試，實際上主要是對電源和隔離的要求。
27樓： >>參與討論
a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
2．3．1　電源波動和干擾對模擬電路的影響
模擬電路，例如運算放大器，對于電源波動和干擾有一定的抑制能力，反映在運算放大器的指標上就是電源抑制比。一般情況下，運算放大器的電源抑制比不太高，一般只能達到60db左右。若運算放大器是處理大信號時，較低電源抑制比不會成為大問題；若運算放大器是處理小信號時，較低電源抑制比就會成為大問題。
電源抑制比是以折合到輸入端的變化來等效計算的。例如以OP07D為例，它的電源抑制比典型指標為：10uV／V。若電源電壓變化1V，折合到輸入端就有10uV。
若用OP07D放大100mV信號時，在10～30℃溫度范圍內(nèi)，調(diào)零后的差分電路的溫度誤差（折合到輸入端）=8.2uV，這時10uV的電源干擾信號會造成誤差增加一倍。
28樓： >>參與討論
a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
2．3．2　電源波動和干擾對數(shù)字電路的影響
   電源波動對數(shù)字電路的影響也很大。若電源波動不超過允許的范圍時，當電源電壓降低的瞬間，如果PCB地電壓同時升高，就可能造成數(shù)字元器件的電源電壓瞬間過低。這瞬間過低的電源電壓對于低速數(shù)字器件影響僅僅是將增加一點延遲罷了，但是對于單片機以及高速數(shù)字元器件，就可能造成信號錯誤，甚至造成單片機或是高速處理器死機。
實際上，電源波動對高速數(shù)字元器件的影響更大一些，一方面是由于高速數(shù)字元器件的電源電壓普遍較低，特別是內(nèi)核電壓一般在1V左右，對于電源電壓的波動范圍要求較高。例如對于5V電源的波動允許±10%，折合±500mV；對于3.3V電源的波動允許±5%，折合160mV；對于1.2V電源的波動允許±3%，折合40mV。
29樓： >>參與討論
DXH1820
好文
受教，好文，得慢慢看。
30樓： >>參與討論
a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
2．3．3  線性電源
這里的線性電源一般是串聯(lián)穩(wěn)壓電源。串聯(lián)穩(wěn)壓電源分為普通串聯(lián)穩(wěn)壓電源，例如LM7805；低壓降串聯(lián)穩(wěn)壓電源，例如AS1117等。
串聯(lián)穩(wěn)壓電源有一個共同的缺點，就是調(diào)整管上必須有一定的電壓降。例如LM7805，最少需要3VDC的電壓降，然后再考慮輸入電源波動和干擾，至少還需要預(yù)留2VDC以上（即使這樣還不一定可靠），這樣最少輸入電壓必須達到10VDC。這時電源的效率至多50%，實際上需要預(yù)留的壓降更多，實際效率遠遠低于50%。即使改用LDO，僅僅降低了調(diào)整管上的電壓降，從LM7805最少3VDC的電壓降，改進為AS1117等最少需要1VDC的電壓降（大電流時），這樣電源的效率有所提高。
另外，串聯(lián)穩(wěn)壓電源的輸入電流等同于輸出電流，它必須用很快的響應(yīng)速度來跟蹤輸出電壓的波動，這樣就限制了濾波電路的參數(shù)選擇范圍，降低了抗干擾性能。
典型電路分析，例如標準LM78XX電路、帶LC/RC濾波的LM7805電路。

圖2-3-3-1 LM78XX基本電路圖

圖2-3-3-2 LM78XX/79xx 做的±15VDC電路圖

圖2-3-3-3 LM78XX 做的±15VDC跟蹤電路圖

圖2-3-3-4 LM78XX 擴展外部晶體管的電路圖
31樓： >>參與討論
aihe
好東西，大家一起看
最好做成pdf文檔下載后慢慢品味
32樓： >>參與討論
spingwei
看不到電路呀，摟住能否給咱提供一份完整的，謝謝！
看不到電路呀，摟住能否給咱提供一份，謝謝！
王,spring_wei@163.com
小弟不勝感激！
33樓： >>參與討論
玩者
謝謝,樓主,能否發(fā)個有電路的文章TO(cj@hisbridge.net
 
34樓： >>參與討論
xukong
索取資料
a12345678的朋友：
請問可否將《單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計》的完整版發(fā)到我的郵箱里面？
在下先在此謝過了。
我的郵箱是：wangqianfa@126.com
35樓： >>參與討論
EMERYTAO
好啊
 
36樓： >>參與討論
wolfererer
樓主真是辛苦了~
 
37樓： >>參與討論
chenglcd
RE單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計
好東西真是太多了，頂
38樓： >>參與討論
wolfererer
樓主真是辛苦了，可惜我們都看不到圖。。。。
能發(fā)整份資料給我嗎？
謝謝
foreverwolfer@163.com
39樓： >>參與討論
XIAOYAN
真受益不小。
能發(fā)整份資料給我嗎？謝謝！
40樓： >>參與討論
stonejust
有圖就更好了。
能發(fā)整份資料給我嗎？謝謝!
stonejust@sina.com
41樓： >>參與討論
liqiangln
給我發(fā)一份，謝謝
liqiangln@263.net
42樓： >>參與討論
sayring
能不能把整個文檔發(fā)給我學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)
能不能把整個文檔發(fā)給我學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)啊？先謝謝了！
sayring@126.com
43樓： >>參與討論
lxpshine
我也想要，謝謝
lxp_mail@163.com
44樓： >>參與討論
wgc204
這就叫做資深
受益非淺！
請問a12345678 ：
可否給我上述完整的文檔。（wgc204@163.com）
非常感謝！
45樓： >>參與討論
wgc204
老大，可否給我一份完整的檔案
老大，可否給我一份完整的檔案？
wgc204@163.com
謝謝了！
46樓： >>參與討論
sgz800
大大真是強
也給我一份好嗎sgz800@mail.china.com
47樓： >>參與討論
sambie
Please Send to:
bie_csh@yahoo.com.cn   
Thanks alot!
48樓： >>參與討論
foxbeyond
你好
受益非淺！
請問a12345678 ：
可否給我上述完整的文檔。（foxbeyond007@163.com）
非常感謝！
49樓： >>參與討論
wanyiba
zhichi 111!1111！�。�！
 
50樓： >>參與討論
謝紅晨
老大，牛…………
 
51樓： >>參與討論
457878
急需補課，樓主能否快些帖完��？
 

* - 本貼最后修改時間：2005-11-27 18:43:04 修改者：457878

特別是
52樓： >>參與討論
lyd2345
受益非淺
！
請問a12345678 ：
可否給我上述完整的文檔。（lyd2345@21cn.com）
非常感謝！
53樓： >>參與討論
huanchen
為什么后面沒有了阿？
 
54樓： >>參與討論
sgz800
頂！
謝
55樓： >>參與討論
457878
摟主什么時候繼續(xù)呀？等待中...
你還沒貼完呢！

* - 本貼最后修改時間：2005-12-3 15:09:05 修改者：457878
56樓： >>參與討論
a12345678
單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（續(xù)）
2．3．4  開關(guān)電源
開關(guān)電源是通過對輸入的直流電源進行再調(diào)制，再利用儲能元件進行能量的轉(zhuǎn)換，最后通過低通濾波器恢復(fù)為直流電源。由于采用對輸入的電源進行再調(diào)制，使得輸入干擾信號的頻率被提升，然后被輸出部分的低通濾波器濾除，所以抗干擾性能大大提升。
同時開關(guān)電源采用理論上輸入能量等于輸出能量的辦法，進行能量的轉(zhuǎn)換傳輸，輸入輸出之間較大的電壓差不再像串聯(lián)穩(wěn)壓電源那樣嚴重的降低電源的效率。
雖然開關(guān)電源的效率遠遠高于串聯(lián)穩(wěn)壓電源，但是在當今追求高速度、小體積的情況下，電源的效率、體積和頻率成為電路設(shè)計中的重要問題。
開關(guān)電源的效率、體積和頻率是一個矛盾的統(tǒng)一體，由于材料的限制，開關(guān)電源在直到100KHZ附近有最高的效率，超過這個頻率時，普通材料的效率急劇降低，需要改用較昂貴的材料，例如昂貴的鉭低內(nèi)阻電容。目前開關(guān)電源的頻率已經(jīng)達到數(shù)MHz，不久將達到10MHZ。隨著開關(guān)電源的頻率的提高，電源的體積大大縮小。但是開關(guān)電源的頻率較高的頻率，正在成為一個新的干擾源。如何協(xié)調(diào)好開關(guān)電源的效率、體積和頻率是電路設(shè)計和PCB設(shè)計中的一個問題。
下面以最常見的MC34063為例，說明開關(guān)電源的電路設(shè)計。
圖2-3-4-1  MC34063內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

圖2-3-4-2  MC34063外形圖

圖2-3-4-3  MC34063典型升壓電路參考圖

圖2-3-4-4  MC34063典型降壓電路參考圖

圖2-3-4-5  MC34063典型擴展外部晶體管降壓電路參考圖

圖2-3-4-6  MC34063典型電壓翻轉(zhuǎn)電路參考圖

圖2-3-4-7  MC34063典型擴展外部晶體管電壓翻轉(zhuǎn)參考圖
57樓： >>參與討論
c_j82
有圖就更好了。
能發(fā)整份資料給我嗎？謝謝!
king01061304@yahoo.com.cn
58樓： >>參與討論
hebquzhou
貼圖
用拷屏功能，在畫圖里面將需要的剪貼出來。
59樓： >>參與討論
uwo
能發(fā)整份資料給我嗎？謝謝!（uwo@21cn.com)
 
60樓： >>參與討論
hnzsj
好
好
61樓： >>參與討論
fry
這么好的基礎(chǔ)性資料
這么好的基礎(chǔ)性資料,對以前沒學(xué)好,基礎(chǔ)不太扎實的我太有價值了.

頂!!!!!!!!!!!!!!!!!!
62樓： >>參與討論
SUNAINUO
樓主辛苦了
好文章，能發(fā)給我整套資料嗎？
EMAIL：SUN.WENJUAN@163.COM
非常感謝！
另外有個問題請教：運放放大小信號時，放大相對誤差最大為多大時，認為可以接受？
63樓： >>參與討論
酋長
辛苦啦
支持
64樓： >>參與討論
zqz198312
支持
支持類似的帖子多發(fā)點
65樓： >>參與討論
古道西風
可以轉(zhuǎn)載嗎
 
66樓： >>參與討論
ihoooo118
謝謝樓主！
樓主能不能把圖搞成壓縮包上傳��？謝謝（打不開啊）
67樓： >>參與討論
hehuading
頂
好文章，能發(fā)給我整套資料嗎？
EMAIL：hhd1980@126.COM
非常感謝！
68樓： >>參與討論
foxqiu
樓主讀了你的文章很感動�。�
怎么不繼續(xù)了呢？真是很受益啊，謝謝摟住。
69樓： >>參與討論
valkyrie
74HC164這樣連有什么問題
按照圖上這樣連好后,顯示總是亂碼,不知道為什么

http://file.21ic.com.cn/upload/img/200511/20061222285578323.jpg
70樓： >>參與討論
jacksonhzh
GOOD
It's very GOOD. 
71樓： >>參與討論
foxqiu
怎么不接著寫完呢？樓主。
 
72樓： >>參與討論
lshmy
交個朋友!
你好!我想請問一下如何用LM324做一個四聲道的功放電路出來!

leishouhong@126.com
73樓： >>參與討論
ruojiruoli
可以把單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計發(fā)給我嗎?
a12345678:
       可以把單片機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計發(fā)給我嗎? 非常感激！我的郵箱是juwuyan@yahoo.com.cn
         
74樓： >>參與討論
何以解憂
好東西，大家一起看，最好做成pdf文檔下載后慢慢品味
75樓： >>參與討論
平常人
斑竹強人也，使勁頂一個
收藏！
參與討論
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