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1、2006年第3期仪表技术—65—单片机现场应用中的几个技术问题张桂香(华中科技大学电信学院,湖北武汉430074)摘要:就单片机在现场应用中的选型、抗干扰、复位、可靠性等几个技术问题进行了讨论,并提出了具体解决办法。关键词:单片机;抗干扰;复位;可靠性中图分类号:TM930文献标识码:B文章编号:1006-2394(2006)03-0065-02SeveralTechnicalProblemsinSCMFieldApplicationZHANGGui2xiang(CollegeofElectronicsandInformation,HuazhongUniversityofSci
2、enceandTechnology,Wuhan430074,China)Abstract:SometechnicalproblemsinSCMfieldapplicationsuchastypeselection,anti2disturbance,resetandreliabilityarediscussedandspecificsolutionsaregiveninthepaper.Keywords:SCM;anti2disturbance;reset;reliability1选型与系统配置2抗干扰措施1.1选用低功耗系列单片机2.1硬件抗干扰措施MCS-51单片机有HMOS
3、和CHMOS两种工艺2.1.1接地状态的芯片,HMOS芯片运行功耗大,不宜使用在低为单片机系统提供良好的地线,对提高系统的抗功耗应用系统中,这类芯片唯一的低功耗方式就是掉干扰能力极为有益。这里的接地指接大地,也称作保电操作方式。而CHMOS芯片是专为低功耗系统设计护地。为单片机供电的电源的地俗称逻辑地,它们和的芯片类型,通过特殊功能寄存器PCON编程使单片大地的地的关系可以相通、浮空、或接一电阻,要视具机工作在待机或掉电工作方式。在设计低功耗应用体应用场合而定,但不能把地线随便接在暖气管子上,系统时,不仅要选用低功耗型单片机,在外围扩展电也不能把接地线与动力线的零线混淆。路中也
4、应选择低功耗的芯片和器件,如27C64、2.1.2隔离与屏蔽74HC373等。使用光电隔离器件将单片机的输入输出隔离开,1.2选用低噪声系列单片机一方面使干扰信号不进入单片机系统,另一方面单片在集成电路设计中,将电源、地安排在两个相邻的机系统本身的噪声也不会以传导的方式传播出去,从引脚上,这样一方面可降低穿过整个硅片的电流,另一而有效地抑制尖峰脉冲及各种噪声干扰,使传输通道方面使外部去耦电容在PCB设计上更容易安排,以降的信噪比大大提高。低系统噪声。一些单片机提供若干个大电流的输出引屏蔽则是用来隔离空间辐射的,对噪声特别大的脚,从几十毫安到数百毫安,这些大功率的驱动电路集部件,
5、如开关电源,用金属盒罩起来,可减少对单片机成到单片机内部无疑增加了噪声源,采用跳变沿软化系统的干扰。对特别怕干扰的模拟电路,如高灵敏度技术可降低此类系统噪声。的弱信号放大电路可屏蔽起来,金属屏蔽本身必须接1.3降低外时钟频率真正的地。外时钟是高频的噪声源,除能引起对本应用系统2.1.3印制电路板的布线与工艺的干扰之外,还可能产生对外界的干扰,使电磁兼容检印制电路板的设计要本着尽量控制噪声源、尽量测不能达标。在对系统可靠性要求很高的应用系统减小噪声的传播与耦合和尽量减少敏感元件对干扰噪中,选用频率低的单片机是降低系统噪声的原则之一。声的拾取这三大原则进行。具体设计时,应注意以下以
6、8051单片机为例,最短指令周期1μs时,外时钟是一些问题:印制电路板要按模拟电路区(怕干扰),数12MHz。而同样速度的Motorola单片机系统时钟只需字电路区(既怕干扰、又产生干扰),功率驱动区(干扰4MHz,更适合用于工控系统。源)合理分区;噪声元件与非噪声元件要离得远一些;收稿日期:2006-03作者简介:张桂香(1969—),女,副教授,在职研究生,主要从事工业自动化控制方面的应用研究和教学工作。—66—仪表技术2006年第3期时钟振荡电路、特殊高速逻辑电路部分用地线圈起来,们就需要用低电压复位来解决这个问题。通常可以用使周围电场趋近于零;I/O驱动器件、功率放大器
7、件尽两个方法实现低电压复位:一是外加一个电压检测芯量靠近印刷板的边,靠近引出接插件;使用45°的折线片(例如7033)加到RES脚上,当电源电压低于某个布线,不要使用90°折线,以减小高频信号的发射;时临界值时,电压检测芯片会给出一个低电平到RES脚钟线垂直于I/O线比平行于I/O线干扰小,时钟线要使单片机复位,防止单片机死机。二是有些厂家的单远离I/O线;对A/D类器件,数字部分与模拟部分不片机内部会有一个低电压检测LVR的功能,当电源电要交叉。噪声敏感线不要与高速线、大电流线平行;需压低
