单片机硬件系统设计规范v10

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1、单片机硬件设计规范版本:V1.0编制：杨继承日期：2006.5.18目录序言3一、单片机硬件系统设计原则4㈠、系统的扩展和配置应遵循以下原则：4㈡、单片机系统硬件抗干扰常用方法实践41、形成干扰的基本要素有三个：42、干扰的分类53、干扰的耦合方式5（1）直接耦合：5（2）公共阻抗耦合：5（3）电容耦合：5（4）电磁感应耦合：5（5）漏电耦合：54、常用硬件抗干扰技术5（1）抑制干扰源5抑制干扰源的常用措施：5（2）切断干扰传播路径6切断干扰传播路径的常用措施：6（3）提高敏感器件的抗干扰性能6提高敏感器件抗干扰性能的常用措施：65、其它常用抗干扰措施6

2、（1）印制板工艺抗干扰：7（2）软件设计抗干扰：7二、原理图的设计8电路原理图的设计过程可以分为以下几个步骤：81．设置电路图纸参数及相关信息82．装入所需要的元件库83．放置元件84．电路图布线85．调整、检查和修改86．补充完善87．保存和打印输出8三、印制电路板(PCB)的布线流程8印制电路板的布线流程：91．绘制原理图及生成网络表92．规划电路板93．启动protel99印制电路板(PCB)编辑器94．设置参数95．装入网络表及元件的封装96．布置元件97．自动布线与手工调整98．印制电路板文件的保存及打印输出9序言本规范V1.0是从硬件电路设计

3、原则上开始作手，着重介绍了电路抗干扰设计中的一些注意点以及解决的方法，然后简单介绍了原理图的设计、PCB设计的工作步骤。由于水平所限，疏漏和不当之处再所难免，敬请大家批评指正。一、单片机硬件系统设计原则一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等，要设计合适的接口电路。㈠、系统的扩展和配置应遵

4、循以下原则：1、尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。2、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发。3、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响，考虑的原则是：软件能实现的功能尽可能由软件实现，以简化硬件结构。但必须注意，由软件实现的硬件功能，一般响应时间比硬件实现长，且占用CPU时间。4、系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时，系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。5、可靠性及抗干扰设计是

5、硬件设计必不可少的一部分，它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。6、单片机外围电路较多时，必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时，系统工作不可靠，可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。7、尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器件越多，器件之间相互干扰也越强，功耗也增大，也不可避免地降低了系统的稳定性。随着单片机片内集成的功能越来越强，真正的片上系统SoC已经可以实现，如ST公司新近推出的μPSD32××系列产品在一块芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存储器、SRAM、A/D、I/O、两个串口、看门狗、上电复

6、位电路等等。㈡、单片机系统硬件抗干扰常用方法实践影响单片机系统可靠安全运行的主要因素主要来自系统内部和外部的各种电气干扰，并受系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺影响。这些都构成单片机系统的干扰因素，常会导致单片机系统运行失常，轻则影响产品质量和产量，重则会导致事故，造成重大经济损失。1、形成干扰的基本要素有三个：（1）干扰源。指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：du/dt，di/dt大的地方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。（2）传播路径。指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传播路

7、径是通过导线的传导和空间的辐射。（3）敏感器件。指容易被干扰的对象。如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC，弱信号放大器等。2、干扰的分类干扰的分类有好多种，通常可以按照噪声产生的原因、传导方式、波形特性等等进行不同的分类。按产生的原因分：可分为放电噪声音、高频振荡噪声、浪涌噪声。按传导方式分：可分为共模噪声和串模噪声。按波形分：可分为持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等等。3、干扰的耦合方式干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道才对测控系统产生作用的。因此，我有有必要看看干扰源和被干扰对象之间的传递方式。干扰的耦合方式，无非是通过导线、空间、公共线等

8、等，细分下来，主要有以下几种：（1）直接耦合：这是最直接的方式，也是系统中存在最