一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包括兩部門(mén)內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的成果單位，如ROM、RAM、I/O、按時(shí)器/計(jì)數(shù)器、間斷系統(tǒng)等不能滿意應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必需在片外舉辦擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒O(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。二是系統(tǒng)的設(shè)置，即憑據(jù)系統(tǒng)成果要求設(shè)置外圍設(shè)備，如鍵盤(pán)、顯示器、打印機(jī)、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計(jì)符合的接口電路。
　　系統(tǒng)的擴(kuò)展和設(shè)置應(yīng)遵循以下原則：
　　1、盡大概選擇典范電路，并切合單片機(jī)通例用法。為硬件系統(tǒng)的尺度化、模塊化打下精采的基本。
　　2、系統(tǒng)擴(kuò)展與外圍設(shè)備的設(shè)置程度應(yīng)充實(shí)滿意應(yīng)用系統(tǒng)的成果要求， 1000UF 6.3V，并留有適當(dāng)余地，以便舉辦二次開(kāi)拓。
　　3、硬件布局應(yīng)團(tuán)結(jié)應(yīng)用軟件方案一并思量。硬件布局與軟件方案會(huì)發(fā)生彼此影響，思量原則是：軟件能實(shí)現(xiàn)的成果盡大概由軟件實(shí)殃，以簡(jiǎn)化硬件布局。但必需留意，由軟件實(shí)現(xiàn)的硬件成果，一般響應(yīng)時(shí)間比硬件實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)， 鋁電解電容，且占用CPU時(shí)間。
　　4、系統(tǒng)中的相關(guān)器件要盡大概做到機(jī)能匹配。如選用CMOS芯片單片機(jī)組成低功耗系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)中所有芯片都應(yīng)盡大概選擇低功耗產(chǎn)物。
　　5、靠得住性及抗滋擾設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)必不行少的一部門(mén)，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(jī)外圍電路較多時(shí)，必需思量其驅(qū)動(dòng)本領(lǐng)。驅(qū)動(dòng)本領(lǐng)不敷時(shí)，系統(tǒng)事情不行靠，可通過(guò)增設(shè)線驅(qū)動(dòng)器加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)本領(lǐng)或淘汰芯片功耗來(lái)低落總線負(fù)載。
　　7、只管朝“單片”偏向設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)器件越多，器件之間彼此滋擾也越強(qiáng)，功耗也增大，也不行制止地低落了系統(tǒng)的不變性。跟著單片機(jī)片內(nèi)集成的成果越來(lái)越強(qiáng)，真正的片上系統(tǒng)SoC已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，如ST公司新近推出的μPSD32××系列產(chǎn)物在一塊芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存儲(chǔ)器、SRAM、A/D、I/O、兩個(gè)串口、看門(mén)狗、上電復(fù)位電路等等。
　　單片機(jī)系統(tǒng)硬件抗滋擾常用要領(lǐng)實(shí)踐
　　影響單片機(jī)系統(tǒng)靠得住安詳運(yùn)行的主要因素主要來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各類(lèi)電氣滋擾，并受系統(tǒng)布局設(shè)計(jì)、元器件選擇、安裝、制造工藝影響。這些都組成單片機(jī)系統(tǒng)的滋擾因素，常會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行反常，輕則影響產(chǎn)物質(zhì)量和產(chǎn)量，重則會(huì)導(dǎo)致變亂，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。
　　形成滋擾的根基要素有三個(gè)：
　?。?）滋擾源。指發(fā)生滋擾的元件、設(shè)備或信號(hào)，用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描寫(xiě)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(jī)、高頻時(shí)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(guò)導(dǎo)線的傳導(dǎo)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(diào)動(dòng)器，單片機(jī)，數(shù)字IC， 弱信號(hào)放大器等。
　　滋擾的分類(lèi)
　　1滋擾的分類(lèi)
　　滋擾的分類(lèi)有許多幾何種，凡是可以憑據(jù)噪聲發(fā)生的原因、傳導(dǎo)方法、波形特性等等舉辦差異的分類(lèi)。按發(fā)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(dǎo)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(fā)生的滋擾信號(hào)是通過(guò)必然的耦合通道才對(duì)測(cè)控系統(tǒng)發(fā)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(bào)方法。滋擾的耦合方法，無(wú)非是通過(guò)導(dǎo)線、空間、民眾線等等，細(xì)分下來(lái)，主要有以下幾種：
　?。?）直接耦合：
　　這是最直接的方法，也是系統(tǒng)中存在最普遍的一種方法。好比滋擾信號(hào)通過(guò)電源線侵入系統(tǒng)。對(duì)付這種形式，最有效的要領(lǐng)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(jiàn)的耦合方法，這種形式經(jīng)常產(chǎn)生在兩個(gè)電路電流有配合通路的環(huán)境。為了防備這種耦合，凡是在電路設(shè)計(jì)上就要思量。使滋擾源和被滋擾工具間沒(méi)有民眾阻抗。
　　（3）電容耦合：
　　又稱電場(chǎng)耦合或靜電耦合 。是由于漫衍電容的存在而發(fā)生的耦合。
　　（4）電磁感到耦合：
　　又稱磁場(chǎng)耦合。是由于漫衍電磁感到而發(fā)生的耦合。
　　（5）泄電耦合：
　　這種耦合是純電阻性的，在絕緣欠好時(shí)就會(huì)產(chǎn)生。
　　常用硬件抗滋擾技能
　　針對(duì)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(shè)計(jì)中最優(yōu)先思量和最重要的原則，經(jīng)常會(huì)起到事半功倍的結(jié)果。減小滋擾源的du/dt主要是通過(guò)在滋擾源兩頭并聯(lián)電容來(lái)實(shí)現(xiàn)。減小滋擾源的di/dt則是在滋擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)。
　　抑制滋擾源的常用法子如下：
　?。?）繼電器線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開(kāi)線圈時(shí)發(fā)生的反電動(dòng)勢(shì)滋擾。僅加續(xù)流二極管會(huì)使繼電器的斷開(kāi)時(shí)間滯后，增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單元時(shí)間內(nèi)可行動(dòng)更多的次數(shù)。
　?。?）在繼電器接點(diǎn)兩頭并接火花抑制電路（一般是RC串聯(lián)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。
　　（3）給電機(jī)加濾波電路，留意電容、電感引線要只管短。
　?。?）電路板上每個(gè)IC要并接一個(gè)0.01μF～0.1μF高頻電容，以減小IC對(duì)電源的影響。留意高頻電容的布線，連線應(yīng)接近電源端并只管粗短，不然，便是增大了電容的等效串聯(lián)電阻，會(huì)影響濾波結(jié)果。
　　（5）布線時(shí)制止90度折線，淘汰高頻噪聲發(fā)射。
　?。?）可控硅兩頭并接RC抑制電路，減小可控硅發(fā)生的噪聲（這個(gè)噪聲嚴(yán)重時(shí)大概會(huì)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(dǎo)滋擾和輻射滋擾兩類(lèi)。
　　所謂傳導(dǎo)滋擾是指通過(guò)導(dǎo)線流傳到敏感器件的滋擾。高頻滋擾噪聲和有用信號(hào)的頻帶差異，可以通過(guò)在導(dǎo)線上增加濾波器的要領(lǐng)割斷高頻滋擾噪聲的流傳，有時(shí)也可加斷絕光耦來(lái)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(guò)空間輻射流傳到敏感器件的滋擾。一般的辦理要領(lǐng)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(shí)思量電源對(duì)單片機(jī)的影響。電源做得好，整個(gè)電路的抗滋擾就 辦理了一泰半。
　　很多單片機(jī)對(duì)電源噪聲很敏感，要給單片機(jī)電源加濾波電路或穩(wěn)壓器，以減小電源噪聲對(duì)單片機(jī)的滋擾。好比，可以操作磁珠和電容構(gòu)成π形濾波電路，雖然條件要求不高時(shí)也可用100Ω電阻取代磁珠。
　?。?）假如單片機(jī)的I/O口用來(lái)節(jié)制電機(jī)等噪聲器件，在I/O口與噪聲源之間應(yīng)加斷絕（增加π形濾波電路）。
　?。?）留意晶振布線。晶振與單片機(jī)引腳只管接近，用地線把時(shí)鐘區(qū)斷絕起來(lái)，晶振外殼接地并牢靠。
　　（4）電路板公道分區(qū)，如強(qiáng)、弱信號(hào)，數(shù)字、模仿信號(hào)。盡大概把滋擾源（如電機(jī)、繼電器）與敏感元件（如單片機(jī)）遠(yuǎn)離。
　　（5）用地線把數(shù)字區(qū)與模仿區(qū)斷絕。數(shù)字地與模仿地要疏散，最后在一點(diǎn)接于電源地。A/D、D/A芯片布線也以此為原則。
　?。?）單片機(jī)和大功率器件的地線要單獨(dú)接地，以減小彼此滋擾。 大功率器件盡大概放在電路板邊沿。
　　（7）在單片機(jī)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(huán)、電源濾波器、屏蔽罩，可明顯提高電路的抗滋擾機(jī)能。
　　3 提高敏感器件的抗滋擾機(jī)能
　　提高敏感器件的抗滋擾機(jī)能是指從敏感器件這邊思量只管淘汰對(duì)滋擾噪聲 的拾取，以及從不正常狀態(tài)盡快規(guī)復(fù)的要領(lǐng)。
　　提高敏感器件抗滋擾機(jī)能的常用法子如下：
　?。?）布線時(shí)只管淘汰回路環(huán)的面積，以低落感到噪聲。
　?。?）布線時(shí)，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。
　　（3）對(duì)付單片機(jī)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(tǒng)邏輯的環(huán)境下接地或接電源。
　?。?）對(duì)單片機(jī)利用電源監(jiān)控及看門(mén)狗電路，如：IMP809，IMP706，IMP813，X5043，X5045等，可大幅度提高整個(gè)電路的抗滋擾機(jī)能。
　?。?）在速度能滿意要求的前提下，只管低落單片機(jī)的晶振和選用低速數(shù)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(jí)輸入端串接電容，初、次級(jí)線圈間屏蔽層與低級(jí)間電容中心接點(diǎn)接大地，次級(jí)外屏蔽層接印制板地，這是硬件抗滋擾的要害手段。次級(jí)加低通濾波器：接收變壓器發(fā)生的浪涌電壓。
　　回收集成式直流穩(wěn)壓電源：因?yàn)橛羞^(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱等掩護(hù)。
　　I/O口回收光電、磁電、繼電器斷絕，同時(shí)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(zhuǎn)換用斷絕放大器或回收現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換：淘汰誤差。
　　外殼接大地：辦理人身安詳及防外界電磁場(chǎng)滋擾。
　　加復(fù)位電壓檢測(cè)電路。防備復(fù)位不充份，CPU就事情，尤其有EEPROM的器件，復(fù)位不充份會(huì)改變EEPROM的內(nèi)容。
　　印制板工藝抗滋擾：
　　①電源線加粗，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(hào)。
　?、郦?dú)立系統(tǒng)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。