5电子设计2011

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1、数字&系统设计部分第五讲简单测量控制系统、抗干扰、低功耗、PCB初步杭州电子科技大学电子信息学院系统集成技术研究所简单温度控制系统简单温度测量控制系统液体加热塔1、打开进水阀2、如液位到上限，关进水阀3、加热器通电4、根据温度控制加热器5、停止加热器6、打开出水阀传感器液位传感器开关或位置信息温度传感器热电偶输出为电压信号PTC正温度系数热敏电阻Pt100热敏电阻执行机构电磁阀加热器电阻丝功率驱动晶闸管大功率MOS管继电器控制器PLC可编程控制器高可靠性编程方式：梯形图内部常用单片机来实现单片机反馈控制系统反馈：温度、液位控制：加热、阀门是一种典型的控制系统温度控制算法液体加热的特

2、性有滞后性影响因素较复杂PID控制比例-积分-微分控制三个系数整定一般针对：确定的系统模糊控制一般针对：有未知因素干扰的系统模糊PID控制算法多路数据采集小型步进电机驱动四相六线式步进电机应用步进电机分类永磁式步进电机（两相）反应式步进电机（趋于淘汰）混合式步进电机（三相、五相）小型永磁步进电机永磁式步进电机的控制35BY型永磁步进电机共有四组线圈，四组线圈的一个端点连在一起引出，这样一共有5根引出线。要使用步进电机转动，只要轮流给各引出端通电即可。将COM端标识为C，只要AC、AC、BC、BC，轮流加电就能驱动步进电机运转，加电的方式可以有多种，如果将COM端接正电源，那么只要用

3、开关元件（如三极管），将A、A、B、B轮流接地。电路图转速、位移测量步进电机在负载很轻的情况下，可以通过数驱动脉冲的方式，确定转速、位移否则，需要使用霍尔元件或者其他位移测量方式获得闭环控制负载变化较大，又要求转速恒定需要闭环控制抗干扰技术抗干扰技术电磁兼容EMC降低EMI产品测试高低温PCB球压振动ESD（静电保护）EMC抗雷击、浪涌电压电源部分处理工频220V输入电源滤波器保险丝瞬变电压抑制二极管TVS压敏电阻电源部分处理内部弱电电源部分数字、模拟电路电源分离，数字地、模拟地一点接地，使用磁珠隔离模拟、数字电影去耦电容（靠近供电器件）PCB处理电源部分PCB大面积覆铜到地大功率

4、情况下，考虑PCB表层铜皮的电流通过能力，铜皮宽度、厚度注意环地问题高速数据线走线阻抗等长原则走线角度（最好不要锐角）PCB处理数据线走线规整考虑回流（地的处理）差分线差分对走线规则长度匹配单片机处理看门狗WDT软件清除定时复位死机后系统快速重启提高软件的容错能力高可靠场合：多机冗余模拟部分处理精密模拟电压放大金属屏蔽恒温去耦电容地线处理传输方式处理数字量传送4～20mA电流环差分传输RS485RS422串行传输加冗余纠错CAN传输线处理TVS（抗ESD）双绞线气体防雷管RS485加TVS低功耗技术低功耗器件CMOS工艺，有效降低功耗静态电流（μA级）动态电流（主要功耗来源）低电压

5、低功耗MCUTIMSP430系列最小待机功耗<1uAAtemlmega系列MaximMAXQ对于选定的MCU的功耗影响因素CPU工作频率成正比关系，最可观的影响因素端口电流消耗MCU片内外设的电源管理，是否可以关断MCU活动度MCU系统的低功耗处理低功耗模式休眠模式多种中断唤醒多种时钟，低功耗时候采用32768晶振端口处理降低输入输出端口电流消耗电池管理LCD的采用PCB初步常见原理图Schematic绘制软件AltiumDesigner6CadenceCaptureCISMentorPADS常见PCB绘制软件AltiumDesigner6CadenceAllegroMentorP

6、ADSLayoutAltium软件Protel99seProtelDXPAltiumDesigner6以Altium的AD6（AltiumDesigner6）为例给同学们作个演示