系統(tǒng)設計與抗干技術

1、yangtze normal university系統(tǒng)設計和抗干擾技術系統(tǒng)設計和抗干擾技術v主要內(nèi)容1.微機系統(tǒng)設計2.微機系統(tǒng)抗干擾設計3.型式試驗與電磁兼容試驗4.智能儀器儀表產(chǎn)品研發(fā)yangtze normal university1.微機系統(tǒng)設計v主要內(nèi)容8位外部數(shù)據(jù)總線單片機系統(tǒng)基本構成16位外部數(shù)據(jù)總線的擴展yangtze normal university8位外部數(shù)據(jù)總線單片機系統(tǒng)基本構成 gndxtal1xtal2hso.0-resetceinceoutvccvbatwdimax691vr-wr-rd8098/80c196a15a14a13138ceincerom-cs-csv

2、ra8-12a0-12a0-12a0-7ad0-7-rd-rd-wr62642764373alegndd0-7ceout圖 10.1 96 單 片 機 系 統(tǒng) 的 典 型 構 成vr=maxvbat,vccceout=cein normalceout=1 nonormalcpu通過wdi在規(guī)定的時間內(nèi)不斷給max691復位，否則max691給cpu復位yangtze normal university10.1.2 16位數(shù)據(jù)總線的擴展 buswidtha14-152 0 0 0 h -5 f f f hb u s w id t hg a la 8 -a 1 3a d 8 -a d 1 53 7

3、 3d 8 -d 1 5a 7 -a 1 2a d 0 -a d 73 7 3a 1 -a 7a 0 -a 6d 0 -d 7a 1 -a 1 3a 0 -a 1 2d 0 -d 7d 0 -d 7圖1 0 . 2 1 6 位 數(shù) 據(jù) 總 線 的 擴 展 技 術8 0 c 1 9 6 /k b2 7 6 4 a2 7 6 4 ba l ea l e16位數(shù)據(jù)總線中的地址總線：用a1a13對應兩片8k 2764的a0a12，總線的a0不接。ccr.1=0或buswidth=0 外部采用16位地址/8位數(shù)據(jù)總線ccr.1=1且buswidth=1 外部采用16位地址/16位數(shù)據(jù)總線當ccr.1=1

4、時，可以構造成動態(tài)外部數(shù)據(jù)總線模式，靠buswidth來控制，如果為16位的數(shù)據(jù)總線，則譯碼線取反后反過來控制cpu以16位的外部數(shù)據(jù)總線來操作外圍芯片。 yangtze normal universityi01i12i23i34i45i56i67i78i89i911f618f517f416f315f214f113vcc20gnd10f719f012u5gal16v8cu60.1ufa02a13a24a35a46a57a68a79b018b117b216b315b414b513b612b711e19dir1vcc20gnd10u674ls245d1d2d3d4d5d6d7d8d9d10d11d

5、12d13d14d15d16d17d18c1c2c3c4c5c6c7c8c9c10c11c12c13c14c15c16c17c18pcbusk1a121a241a361a482a1112a2132a3152a4171y1181y2161y3141y4122y192y272y352y431g12g19u474ls2441a121a241a361a482a1112a2132a3152a4171y1181y2161y3141y4122y192y272y352y431g12g19u374ls2441a121a241a361a482a1112a2132a3152a4171y1181y2161y3141y

6、4122y192y272y352y431g12g19u274ls244a02a13a24a35a46a57a68a79b018b117b216b315b414b513b612b711e19dir1vcc20gnd10u174ls245b1b2b3b4b5b6b7b8b9b10b11b12b13b14b15b16b17b18b19b20b21b22b23b24b25b26b27b28b29b30b31a1a2a3a4a5a6a7a8a9a10a11a12a13a14a15a16a17a18a19a20a21a22a23a24a25a26a27a28a29a30a31pcbuscu10.1uf-m

7、emcs16gndvccpcs1pcensaensa19sa18sa17sa16sa15sa14sa13srdswrvccgndsd8sd9sd10sd11sd12sd13sd14sd15pcd8pcd9pcd10pcd11pcd12pcd13pcd14pcd15pcensrdvccgndpcd15pcd14pcd13pcd12pcd11pcd10pcd9pcd8sa5sa6sa9-smemr-smemwpca1pca2pca3pca4pca5pca6pca7pca8srdswrsa3sa2sa1sa4gndpca19pca18pca17pca16pca15pca14pca13pca12pca

8、11pca10-smemr-smemw-5vgndvccgndgndpca0pca1pca2pca3pca4pca5pca6pca7pca8pca9pcd0pcd1pcd2pcd3pcd4pcd5pcd6pcd7pcaengndvccsa12sa10sa11sa8sa7saensa17sa18sa19sa16sa15sa14sa13srdpcenpcd0pcd1pcd2pcd3pcd4pcd5pcd6pcd7sd0sd1sd2sd3sd4sd5sd6sd7pca9pca13pca14pca15pca16pca19pca18pca17pcaenpca12pca11pca10gnd-memcs16

9、vccreset drvirq9-12v0ws+12vgndirq2-iow-ior-dack 3drq3-dack 1drq1-refreshsysclkirq7irq6irq5irq4irq3-dack 2t/cbaleosc-i/o cs16irq10irq11irq12drq5irq14irq15-dack 0drq0-dack 5-dack 6drq6-dack 7drq7-master-memw-memrla17la18la19la20la21la22la23sbhei/o ch rdyi/o ch ckcel-1r/wl-2a11r45a11l3a10r44a10l4oer-43

10、oel-5a0r42a0l6a1r41a1l7a2r40a2l8a3r39a3l9a4r38a5r37a5l11a6r36a6l12a7r35a7l13a8r34a8l14a9r33i/o0l16i/o7r32i/o6r31i/o1l17i/o3l19i/o4r29i/o4l20i/o3r28i/o5l21i/o2r27i/o6l22i/o1r26a4l10a9l15i/o2l18i/o7l23cer-47r/wr-46i/o5r30i/o0r25pu1idt7134cel-1r/wl-2a11r45a11l3a10r44a10l4oer-43oel-5a0r42a0l6a1r41a1l7a2

11、r40a2l8a3r39a3l9a4r38a5r37a5l11a6r36a6l12a7r35a7l13a8r34a8l14a9r33i/o0l16i/o7r32i/o6r31i/o1l17i/o3l19i/o4r29i/o4l20i/o3r28i/o5l21i/o2r27i/o6l22i/o1r26a4l10a9l15i/o2l18i/o7l23cer-47r/wr-46i/o5r30i/o0r25pu2idt7134sa11sa11a112a111sa12sa12pcs1sa10sa9sa8sa7sd1sd2sd3sd4sd5sd6sd7sd0sa1sa2sa3sa4sa5sa6swrsrd

12、wr1rd1a01a11a21a31a41a51a61a71a81a91a101d01d11d21d31d41d51d61d71dpram1dpram2d72d62d52d42d32d22d12d02a102a92a82a72a62a52a42a32a22a12a02rd2wr2srdswrsa6sa5sa4sa3sa2sa1sd8sd15sd14sd13sd12sd11sd10sd9sa7sa8sa9sa10pcs1二、pc機xt/at總線的16位擴展 pc機16位外部數(shù)據(jù)的擴展和96單片機一樣，外部16位數(shù)據(jù)總線的地址空間的片選線需要反送一個信號通知pc機以16位方式進行讀寫。yangtz

13、e normal university三、16位數(shù)據(jù)總線中的地址總線v用用a1a1a13a13對應兩片對應兩片8k 27648k 2764的的a0a0a12a12，總線的總線的a0a0不接。不接。v當當1616位尋址（如位尋址（如2000h2000h、2001h2001h）時，對兩）時，對兩片片27642764來說是同一地址來說是同一地址2000h2000h，但，但2764a2764a的數(shù)的數(shù)據(jù)進入據(jù)進入d8d8d15d15（2001h2001h的內(nèi)容），而的內(nèi)容），而2764b2764b的數(shù)據(jù)進入的數(shù)據(jù)進入d0d0d7d7（2000h2000h的內(nèi)容）。的內(nèi)容）。yangtze normal

14、 university四四max691max691電源監(jiān)控、掉電保護及復位電路電源監(jiān)控、掉電保護及復位電路cu50.1uf19478614212131110151635u5max691cu5100ufcu5r0.1ufgndwdiceinceoutgndrst-vccvr batterygndvbatpfigndwdooscinoscsellowlinreset-resetpfowdiceinceoutvoutvccbatton圖 10.3 max691 連接電路圖ceout=cein normalceout=1 nonormalcpu通過wdi在規(guī)定的時間內(nèi)不斷給max691復位，否則max

15、691給cpu復位vr=maxvbat,vccyangtze normal university2 .微機系統(tǒng)抗干擾設計v主要內(nèi)容10.2.1 主要干擾源 （）10.2.2 電源和接地干擾10.2.3 便攜儀器的電源設計 （）10.2.4 i/o通道干擾10.2.5 空間靜電干擾10.2.6 印刷電路板抗干擾設計10.2.7 軟件抗干擾設計yangtze normal university主要干擾源干擾源微機系統(tǒng)電源干擾接地干擾i/o 通道干擾靜電干擾電磁干擾圖 10.4 微機系統(tǒng)的主要干擾源yangtze normal university電源和接地干擾v一、電源干擾（自學）v二、接地干擾（

16、自學）v三、電源和接地抗干擾設計（自學）v隔離、濾波等v四、dc/dc(ac/dc)模塊 （）yangtze normal universitydc/dc電源電源連接圖v 1000uf 100uf 0.1ufst ym +vin+vin-vout+vout-+-dc/dcfuse圖10.5 dc/dc典型連接電路保險熔斷絲自恢復瞬態(tài)二級管壓敏電阻大于額定值r=0小于則r=大電容輸出濾波電容（大小各1個）yangtze normal university便攜儀器的電源設計v 便攜儀器的供電系統(tǒng)提供大于5v的動態(tài)電壓，我們需要設計專門的電路來將大于5v動態(tài)變化的電壓轉化成標準的微機電源電壓（5v/

17、3v)。例如：如果我們利用9v的電池（6-10v）來提供5v的便攜儀器電源，則可用如下電路：yangtze normal university便攜儀器儀表的電源設計（續(xù)）81236457ic1max73067342518ic4max764c764120uc76440.1uc764168ui147uhd1 in5817d2in5817i233uhc5100ufc668ufc70.01uc8330pfc90.1ur9510kc141ufc151ufgnd9vgndgndgnd-5vgnd-5vgndgnd9v9vgndgndvccgndvccgnd輸入612v輸出5v輸出-5vyangtze no

18、rmal universityv一防止線間串擾措施一防止線間串擾措施1 1、強弱強弱信號、信號、高低頻高低頻及交直流信號及交直流信號分開走線分開走線2 2、電源電源和和信號分開信號分開走線走線3 3、經(jīng)過噪聲、經(jīng)過噪聲處理后處理后的和的和未處理者分開未處理者分開4 4、傳輸線傳輸線應盡量應盡量遠離大功率器件遠離大功率器件5 5、傳輸線傳輸線應盡量應盡量短短v二、二、雙絞線雙絞線傳輸傳輸對外磁場相鄰的相反對外磁場相鄰的相反受干擾電流方向相反受干擾電流方向相反i/o通道干擾yangtze normal university空間靜電干擾抑制靜電放電干擾的措施v1 1、cmoscmos器件輸入引腳不能

19、浮空器件輸入引腳不能浮空，設法，設法降低輸入電阻，當用降低輸入電阻，當用cmoscmos器件與長線器件與長線連接時，應通過一個連接時，應通過一個ttlttl緩沖門電路后緩沖門電路后再與長傳輸線相連；再與長傳輸線相連；v2 2、環(huán)境、環(huán)境越干燥越干燥，越容易產(chǎn)生靜電越容易產(chǎn)生靜電；v3 3、機房地板應、機房地板應使用絕緣性差的材料使用絕緣性差的材料；v4 4、采用、采用良好的接地良好的接地。yangtze normal university印刷電路板抗干擾設計v一、地線設計 （） （實例）v二、電源線布置（）v三、去耦電容的配置（）v四、印制板的尺寸與器件布置v五、其他抗干擾措施yangtze

20、normal university軟件抗干擾設計v一數(shù)字濾波（？）1、通過程序將明顯不合理者剔除（）2、算術平均值法（）3、比較舍取法（）4、中值法5、一階遞推數(shù)字濾波法（yn=ayn-1+bxn)（）6、加權平均法7、復合法（）yangtze normal university軟件抗干擾設計（續(xù)）v二、控制失靈的軟件對策1、軟件冗余(算法冗余，變一次判斷為實時循環(huán)）2、設置輸出狀態(tài)寄存器（實時輸出）3、設自檢程序（）yangtze normal university軟件抗干擾設計（續(xù)）三、防止程序跑飛的措施v1減少中斷及中斷處理內(nèi)容，隨開隨關（判斷、清wdi和處理全部在主程序）v2. 設置監(jiān)

21、視跟蹤定時器v3. 設置軟件陷井v4開關信號加延時去抖判斷v5. 通信中應加同步判斷、數(shù)據(jù)校驗等yangtze normal university3. 型式試驗與電磁兼容v主要內(nèi)容10.3.1 型式試驗 （）10.3.2 電磁兼容yangtze normal university型式試驗v一試驗的分類試驗分為型式試驗、例行試驗和研究性試驗三類。yangtze normal university1、型式試驗（續(xù)）v1）新產(chǎn)品定型、投入批量生產(chǎn)前進行全部項目的型式試驗，包括外觀檢查、絕緣試驗、工作性能試驗、浪涌電壓試驗、低溫試驗、高溫試驗、濕熱試驗、振動和沖擊試驗、耐受腐蝕性大氣試驗、灰塵、濕熱和

22、高溫綜合試驗、水密性試驗、裝車運行試驗。yangtze normal university型式試驗（續(xù)1）v2） 經(jīng)常生產(chǎn)的定型產(chǎn)品，每隔三年應進行外觀檢查、絕緣試驗、工作性能試驗、浪涌電壓試驗、低溫試驗、高溫試驗、濕熱試驗、振動和沖擊試驗、耐受腐蝕性大氣試驗、灰塵、濕熱和高溫綜合試驗、水密性試驗。yangtze normal university型式試驗（續(xù)2）v3）不經(jīng)常生產(chǎn)的定型產(chǎn)品，間隔三年或三年以上再生產(chǎn)時應進行外觀檢查、絕緣試驗、工作性能試驗、浪涌電壓試驗、低溫試驗、高溫試驗、濕熱試驗、振動和沖擊試驗、耐受腐蝕性大氣試驗、灰塵、濕熱和高溫綜合試驗、水密性試驗。yangtze nor

23、mal university型式試驗（續(xù)3）v4） 定型產(chǎn)品的結構、工藝、材料或生產(chǎn)廠家改變可能影響產(chǎn)品質(zhì)量時，應進行外觀檢查、絕緣試驗、工作性能試驗、浪涌電壓試驗、低溫試驗、高溫試驗、濕熱試驗、振動和沖擊試驗、耐受腐蝕性大氣試驗、灰塵、濕熱和高溫綜合試驗、水密性試驗中部分項目或全部項目的型式試驗；yangtze normal university型式試驗（續(xù)4）v5） 定型產(chǎn)品用于其它型號機車時，應進行性能試驗和浪涌保護檢驗。v進行型式試驗的樣品應從例行試驗合格的產(chǎn)品中抽取，抽樣規(guī)則按國家標準gb 2828和gb 2829規(guī)定，樣品數(shù)量不應少于2臺。 yangtze normal unive

24、rsity型式試驗（續(xù)5）v規(guī)定的型式試驗項目在全部樣品上都合格時，該批產(chǎn)品合格；樣品中不合格項目超過一種時，該批產(chǎn)品不合格；樣品中不合格項目不超過一種時，允許進行一次性修改，然后重新試驗原不合格項目，若再有任何不合格品，則該批產(chǎn)品不合格。v 型式試驗全部項目應在同一次抽樣的樣品上進行。yangtze normal university 2例行試驗v 對每臺出廠的電子裝置，制造廠都應進行例行試驗。v經(jīng)用戶與制造廠雙方協(xié)商，用戶也可以在交貨的產(chǎn)品中進行抽樣檢查試驗，以驗證例行試驗結果。yangtze normal university3研究性試驗v用戶與制造廠有特殊要求時可以進行某些項目的研究性

25、試驗，以獲得某些特殊資料和數(shù)據(jù)，供設計、制造和使用上參考。研究性試驗的結果不能作為評判產(chǎn)品合格與否的依據(jù)。yangtze normal university二型式試驗舉例機車軸承溫度檢測報警裝置檢驗細則1、總則2、試樣3、工作性能試驗4、結果判定 (詳細）yangtze normal university1）外觀檢查v外觀質(zhì)量不應有影響使用的缺陷，外形尺寸、安裝尺寸、布線、零部件安裝、焊接質(zhì)量應符合圖紙要求。電路板的原件安裝、表面涂敷、接線和焊接質(zhì)量應符合圖紙要求。 yangtze normal university2） 絕緣電阻測量及介電強度試驗v用500v兆歐表分別測量裝置的110v電路部

26、分對低壓電路（總線插座、通信插座）及機殼間的絕緣電阻不小于2m；低壓電路對機殼間的絕緣電阻不小于2 m.v 在110v電路部分與低壓電路及機殼間施加工頻電壓1000v,歷時1min，裝置應無擊穿與閃絡現(xiàn)象。v在低壓電路與機殼間施加工頻電壓500v,歷時1min，裝置應無擊穿與閃絡現(xiàn)象。yangtze normal university3）工作性能試驗v（1）自檢v（2）溫度循檢試驗v（3）循環(huán)檢測周期測試v（4）超溫報警試驗v（5）開路、短路、復位試驗v （6）工作電壓范圍檢查v （7）傳感器編碼及替換試驗v （8）密封性能試驗v （9）轉儲功能試驗v （10）記錄功能檢查yangtze no

27、rmal university4） 浪涌電壓試驗v按tb/t1394-93第5.5條的規(guī)定進行:浪涌電壓加在裝置上與外部電路直接連接的端子或連線與電源零電位點之間。采用圖11.7所示電容放電電路產(chǎn)生的波形進行試驗，參數(shù)如下：v幅值：u=1.8kv3% 持續(xù)時間：d=50s20%v阻抗：z=10020% d=1s20%0.10.50.91.0u(t)/utddyangtze normal university 5) 低溫性能試驗v按tb/t1394-93第5.6條的規(guī)定進行：將裝置放入低溫試驗箱內(nèi)，裝置不接通任何電源。在等于或大于0.5h內(nèi)將箱溫從正常試驗環(huán)境（2510）逐漸降至-2510,并在

28、此溫度下保持2h.v這個期間從低溫箱內(nèi)幾個溫度測量儀表測得的溫度一致時開始計算。在2h之末給裝置接通電源，檢查其工作性能。v檢查完畢切斷裝置電源，將箱溫再降到檢查完畢切斷裝置電源，將箱溫再降到-403,在此溫度下保持在此溫度下保持16h,然后取出被試然后取出被試裝置，除去水滴，在正常的大氣條件下恢裝置，除去水滴，在正常的大氣條件下恢復復12h，然后再次檢查其工作性能。，然后再次檢查其工作性能。v在在-25環(huán)境條件下重復本細則工作性能試環(huán)境條件下重復本細則工作性能試驗中的第驗中的第1項和第四項試驗。項和第四項試驗。v在經(jīng)在經(jīng)-40存放恢復后，重復本細則工作性存放恢復后，重復本細則工作性能試驗中的

29、第能試驗中的第1、2、4項試驗。項試驗。yangtze normal university6）高溫性能試驗v按按tb/t1394-93第第5.7條條的規(guī)定進行：將裝置放入高的規(guī)定進行：將裝置放入高溫試驗箱內(nèi)，給裝置接通電源，使之處于工作狀態(tài)溫試驗箱內(nèi)，給裝置接通電源，使之處于工作狀態(tài)。隨后在等于或大于。隨后在等于或大于0.5h內(nèi)將箱溫從正常試驗環(huán)境內(nèi)將箱溫從正常試驗環(huán)境溫度（溫度（2510）逐漸升高到）逐漸升高到702。達到這個。達到這個溫度后裝置在箱內(nèi)保持溫度后裝置在箱內(nèi)保持6h。v這個期間應從高溫試驗箱內(nèi)幾個溫度測量儀測得的這個期間應從高溫試驗箱內(nèi)幾個溫度測量儀測得的溫度一致時開始計算。這

30、個期間之末，在箱溫保持溫度一致時開始計算。這個期間之末，在箱溫保持702的情況下，檢查其工作性能。的情況下，檢查其工作性能。v在在70環(huán)境條件下各點顯示溫度應正常，重復本環(huán)境條件下各點顯示溫度應正常，重復本細則第工作性能試驗中的第細則第工作性能試驗中的第4項試驗。項試驗。yangtze normal university7）濕熱試驗v按tb/t1394-93第5.8條的規(guī)定進行：v將通過工作性能試驗的樣品放入濕熱試驗箱內(nèi)，裝置不接通電源不加包裝，將箱溫調(diào)至253并保持此值，相對濕度調(diào)至4575%進行26h穩(wěn)定溫度處理。在最后1h，內(nèi)，將箱內(nèi)相對濕度提高到95%,溫度仍保持253。v穩(wěn)定階段之后

31、循環(huán)開始，使箱溫在2.53.5h內(nèi)由253連續(xù)升到552,這期間除最后15min內(nèi)相對濕度不低于90%外，升溫階段相對濕度都不應低于95%，以使試樣表面產(chǎn)生凝露。然后在溫度為552的高溫高濕環(huán)境下保持到從循環(huán)開始計算起120.5h止。這一階段的相對濕度，除最初的15min和最后的15min不低于90%外，均應為933%。v然后在36h內(nèi)，將箱溫由552降至253。在開始1.5h內(nèi)按下述速度降溫，即在3h15min內(nèi)溫度從552降至253。這期間的相對濕度除最初的15min內(nèi)不低于90%外，其它時間均不低于95%。v降溫之后，溫度保持253，相對濕度不低于95%，直至24h循環(huán)結束。v最后將樣品放在正常的試驗大氣條件下恢復12h，恢復后立即進行工作性能試驗和絕緣試驗，并要進行外觀檢查。v濕熱試驗后重復本細則第工作性能試驗中的第1、2、4項試驗。yangtze norm