电子系统的工程实现.ppt

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1、电子系统的工程实现,电子系统的构成 电子系统设计中的工程问题 电子系统设计的抗干扰,电子系统的构成,系统结构与组成 微处理器，存储器 输入输出接口（通道），输入输出设备，信号调理与驱动 通讯 系统译码与控制 电源,电子系统的构成,微处理器 位数： 4，8，16 32机型： 单片机，DSP，通用CPU，嵌入式微处理器 指令系统：CISC，RISC 时钟： 1M40M 总线结构：单总线，多总线 寻址空间：地址线宽,电子系统的构成,制造公司的状况 芯片的应用前景 芯片的供货渠道 技术支持状况 开发环境的方便性 开发环境的经济性,电子系统的构成,电子系统的构成 微处理器 单片机 80C51 Block

2、 Diagram,电子系统的构成 微处理器 单片机 80C51 Features,8051的内部结构与功能特性 MCS51从其功能结构上可分为: 8051875l8031/89C51 805287528032 89C52 8051是这个系列的典型芯片，其主要特性如下： 8位CPU； 21个特殊功能寄存器； 32线并行IO口； 1个全双工串行通信口；,电子系统的构成 微处理器 单片机 80C51 Features,2个16位计数器定时器； 5个中断，分为2个优先级； 128字节片内数据存储器RAM，另有128字节特殊寄存器，有时统称为256字节RAM； 4K字节片内程序存储器ROM； 外部可扩展

3、64K 程序存储器； 外部可扩展64K 数据存储器； 外接时钟振荡器频率范围为12MHz12MHz。,电子系统的构成 微处理器 专用单片机 9012 Block Diagram,电子系统的构成 微处理器 单片机 ADuC812Block Diagram,电子系统的构成 微处理器 单片机 ADuC812Block Diagram,电子系统的构成 微处理器 单片机 80C196 Block Diagram,电子系统的构成 微处理器 DSP ADMC326 Block Diagram,电子系统的构成 微处理器 DSP ADMC326 Features,电子系统的构成 微处理器 DSP ADMC401

4、Block Diagram,电子系统的构成 微处理器 DSP ADMC401 Features,电子系统的构成 微处理器 DSP ADSP2191Block Diagram,电子系统的构成 微处理器 DSP ADSP2191 Features,系统对存储器容量及I/O容量的需求 系统的程序存储器（ROM） 控制程序、中断向量、数据、表格 系统的数据工作区（RAM） 变量工作区，数据缓冲区 数据保存区，通讯缓冲区 IO接口寻址空间 开关量输入、输出、显示器、模拟通道等I/O接口,电子系统的构成 存储器设计,42系统寻址能力 8051 程序存储器64K，数据存储器64K 80C196 存储器64K

5、 8086 存储器1024K TMS320C240 程序存储器64K，数据存储器64K，IO寻址空间64K，全局存储器32K,电子系统的构成 存储器设计,43 微机系统的存储器组织设计 了解系统对存储器的需求 程序存储器 数据表格 系统参数区 数组、变量区 数据缓冲区 数据暂存区 数据记录区,电子系统的构成 存储器设计,微处理器的存储器寻址能力 对程序存储器、数据存储器、IO的寻址方式 统一寻址、独立寻址 系统的寻址范围 系统存储器的特殊限定 系统复位入口、中断入口、系统配置参数,电子系统的构成 存储器设计,系统存储空间分配及地址安排 程序与数据表格空间 数据存储空间 非易失性存储空间 IO接

6、口空间,电子系统的构成 存储器设计,存储器芯片的选择 存储器类型 程序： FLASH、EPROM 数据： SRAM、DRAM 记录： NOVRAM、FLASH、EEPROM 存取速度 EPROM: 100-200ns FLASH: 50-100ns SRAM: 5-100ns,电子系统的构成 存储器设计,、芯片容量 位数： 8、9、16、17、24、32、33 单元数（K）： 16、32、64、128、256、512、1024,电子系统的构成 存储器设计,数据线与地址线的连接 读写控制线的连接 不同性质的存储器用不同的读写信号 地址译码电路设计 从地址空间中寻找地址的特征信号 根据地址特征设计

7、译码电路,电子系统的构成 存储器设计,存储器： 类别： ROM: MASKROM, PROM，EPROM，EEPROM，FLASH RAM: DRAM，SRAM，NOVRAM,FIFORAM，双口RAM 速度：200ns10ns 容量：128K8,64K16 作用：程序存储器，数据存储器，缓存,电子系统的构成 存储器设计,存储器的结构,电子系统的构成 存储器设计,双口RAM的结构,电子系统的构成 存储器设计,FIFO存储器的结构,电子系统的构成 存储器设计,基于映象模式下的存储器扩充 存储器的需求与微处理器的寻址能力的矛盾。 体选法扩充系统的存储器 将微处理器系统的存储器组织划分若干个64K字

8、节的存储体。在每个存储体内部，仍由处理器的16位地址总线提供寻址用的地址信号。 在某一时刻，微处理器只能对某一个存储体进行操作。 微处理器通过存储体译码电路给出存储体的选通信号指定。,电子系统的构成 存储器设计,1编码寄存器的代码输出 存储器读写操作前，将存储体的编码通过数据总线写入编码寄存器。 2存储体选择信号的输出 编码寄存器输出代码经译码器译码后，指定的存储体的选通信号置为有效。 3存储体内的操作 处理器直接操作,电子系统的构成 存储器设计,电子系统的构成 存储器设计,映象模式下存储器的扩充 存储器映象(memory mapping)，也称存储器分页，或称为地址重定位 (address

9、relocation) 容量为2N的存储器划分成容量为2L存储页面。 A0AL1直接与微处理器相连 ALAN1作为存储器页面地址。 存储器容量为2L的寻址空间向微处理器开放。存储器中的内容必须映象到2L容量的映象地址空间才能被存储器访问。,电子系统的构成 存储器设计,电子系统的构成 存储器设计,输入输出接口通道 输入输出类别： 信号处理，信号调理 模拟量输入输出，开关量输入输出 PWM，高速输入输出 人机界面 通讯 系统监视,电子系统的构成 输入输出,输入输出方式： 程序控制，中断控制，DMA方式，硬件控制 输入输出接口： 简单输入输出，可编程器件 PLD器件，PSD器件，IIC器件 ADC，

10、DAC,电子系统的构成 输入输出,DA转换通道 输出波形THD分析 希望DA转换器发出一个连续的平滑的周期波形： 应该用尽可能多的数据点来描述一个周期的波形； 每个数据点应该有用尽可能高的分辨率。 K2L,电子系统的构成 输入输出,电子系统的构成 输入输出,电子系统的构成 输入输出,电子系统的构成 输入输出,电子系统的构成 输入输出,电子系统的构成 输入输出,任意波形发生器（AWG）的构造 AWG(Arbitrary Waveform Generator) 计算机产生描述波形的数据点 转换成AWG格式，存入波形存储器RAM中 微型计算机、控制电路控制下，将波形存储器中的波形数据传送给DA转换器

11、，经转换产生量化的数字电压波形，再通过滤波、衰减等处理后，送出所需要幅值和频率的模拟信号。 任意波形发生器：传统方式的AWG和基于直接数字频率合成的AWG。,电子系统的构成 输入输出,程序控制波形输出 传统方式的AWG利用微型计算机对波形的函数表达式按一定的时间间隔求解出函数的瞬时值，并将波形数据传送DA转换器，从而合成出所需要的波形。这种方式具有电路简单、实现方便等特点。,电子系统的构成 输入输出,电子系统的构成 输入输出,电子系统的构成 输入输出,存在以下几个问题： 数据的输出靠定时中断触发，由于定时中断的响应周期的不一致，波形数据点输出时间间隔存在微小的差异，将影响输出波形的质量。 因为

12、执行指令输出波形数据点，如果同时控制多个通道的信号输出，相邻信号通道的数据点之间存在时间差。 计算机的运行将受到频繁定时中断的影响。 由于受计算机运行速度的限制，合成信号的频率较低。,电子系统的构成 输入输出,DMA方式波形输出 DMA（Direct Memory Access）是微型计算机系统中，不依赖执行程序，而在IO接口和存储器间直接传送数据的一种方式。在传送数据时，微处理器将交出总线控制权，由DMA控制器接管总线的控制权。DMA发出控制信号，在存储器和IO接口之间直接建立数据通道，完成存储器和IO接口之间的数据传送,电子系统的构成 输入输出,电子系统的构成 输入输出,存在两个主要问题：

13、 在波形输出期间，微处理器因为失去了总线控制权，无法完成其它操作，只能处于闲置状态。 在一个DMA操作中，DMA控制器只能在一个数据锁存器和存储器之间传送数据，无法实现多数据通道的波形输出。,电子系统的构成 输入输出,数据直接传送（DDS）波形发生器 直接数字频率合成（DDS）技术：由硬件电路组成的顺序地址发生器将存储器中的数据周而复始的直接读出，经过高速/转换器，合成为所需要的波形。 用硬件电路取代了计算机控制，信号发生器结构简单、成本降低、信号稳定度高，易操作、功能强、易维修。更新或改变输出波形的形状或种类，只需改变存储器中的数据即可。,电子系统的构成 输入输出,DDS波形发生器的构成及工

14、作原理,电子系统的构成 输入输出,电子系统的构成 输入输出,电子系统的构成 输入输出,电子系统的构成 输入输出,DDS中的波形存储器 信号的波形取决于存放在存储器中的波形数据，波形存储器中的数据必须能够被更新。 数据更新方式：波形存储器地址线切换到微处理器的地址总线侧，存储器的数据线也切换到微处理器的数据总线侧。 波形输出方式：存储器的地址线切换到地址发生器侧，存储器的数据线切换到DA转换器的的数据线侧。,电子系统的构成 输入输出,地址发生器与波形的相位控制 AWG多个通道同时输出信号时，需要协调处理各通道输出信号的相位。 改变信号相位的一个方法是改变波形数据点在波形存储器中的存储位置。 改变

15、信号相位的另一种方法是改变作为地址发生器的计数器的计数起始值,电子系统的构成 输入输出,级连模式下全量程高分辨率波形输出,电子系统的构成 输入输出,频率合成器 频率合成器产生精确、连续可调的频率，产生可变频率的波形。 传统的频率合成方法一般有三种。 计数器分频方式实现频率合成器 小数分频实现频率合成器 锁相环接收实现频率合成器,电子系统的构成 输入输出,基于DDS技术的频率合成器 高稳定度和准确度的标准参考频率源 频率转换快，DDS频率转换时间短，ns级 分辨率高，DDS的频率分辨率在0.1Hz数量级，许多小于0.001Hz 合成频率范围宽，输出频率可以是时钟频率clk的21232； 信号纯度

16、高 可控制相位，DDS可方便地控制输出信号的相位，在频率变换时也能保持相位连续。,电子系统的构成 输入输出,AD9850芯片的基本功能 fout=fclk/232,电子系统的构成 输入输出,电子系统的构成 输入输出,电子系统的构成 输入输出,电子系统的构成 输入输出,AD转换通道 AD转化通道的结构 1ADC的精度与分辨力 ADC分辨力与精度 ADC的线性度 2ADC的转换速率 ADC的参考电压,电子系统的构成 输入输出,3采样保存电路必要性 采样速率与信号频率 转换孔径与允许的采样误差 4采样的同时性 采样保持器所处的位置 ADC的通道数,电子系统的构成 输入输出,电子系统的构成 输入输出,

17、电子系统的构成 输入输出,程序控制采样,电子系统的构成 输入输出,电子系统的构成 输入输出,硬件自动采样,电子系统的构成 输入输出,1信号捕捉方式 程序控制方式 自动捕捉方式 捕捉触发采样 信号监控 触发前数据 触发后数据,电子系统的构成 输入输出,2捕捉触发方式 开关量输入触发 多路/单路 触发关系（AND OR） 模拟量触发（设置触发电平） 3波形捕捉存储器,电子系统的构成 输入输出,4数据切换驱动 程序AD采样 信号采样捕捉 信号数据访问 5地址发生器 触发时刻地址存储 6频率发生器 频率的设置,电子系统的构成 输入输出,7逻辑控制 地址发生器 存储器的读写 数据通道的控制 AD转换器启

18、动、EOC检测及数据读出控制,电子系统的构成 输入输出,软件系统 主控软件： 统初始化，输入扫描，数值运算，控制模块，输出扫描，通讯，界面操作，系统自检 系统初始化： 控制寄存器，输入输出，通讯口，存储器,电子系统的构成 软件系统,系统程序流程,电子系统的构成 软件系统,系统电源 电源用途： 数字电源，隔离电源 模拟通道电源，基准电源 电源种类： 线性电源，开关电源 模块电源，集成电源,电子系统的构成 电源,电源的性能指标 输入电压的范围 输出电压的稳定性 输出电压的纹波 电源的功耗,电子系统的构成 电源,系统的电磁兼容性 电子设备在电磁干扰环境下是否能够稳定地工作 电子设备是否对周围环境产生

19、电磁干扰 提高系统电磁兼容性的着眼点： 电源 屏蔽，接地 布线，信号去耦 软件抗干扰措施,电子系统的构成 电磁兼容,系统的电磁兼容性 电子设备在电磁干扰环境下是否能够稳定地工作 电子设备是否对周围环境产生电磁干扰 提高系统电磁兼容性的着眼点： 电源 屏蔽，接地 布线，信号去耦 软件抗干扰措施,电子系统的构成 电磁兼容,电子系统设计中工程问题,安全可靠性 工作环境恶劣： 温度、湿度、干扰 实时控制系统事故带来的后果 可靠的控制方案,安全保护措施： 抗干扰措施 故障预测、故障报警 事故处理、不间断电源 后备系统、热备系统,电子系统设计中工程问题,操作维护方便性 操作简单、直观 采样常规、通用、已成

20、惯例的操作方式 尽量多地展示系统信息 采用易维护的模板结构 提供系统自检程序或硬件诊断程序 设置状态测试点和状态指示,电子系统设计中工程问题,通用性 输入输出信号的标准性 功能模块的互换性、标准性 系统应用领域的适应性、灵活性 硬件系统的通用性 控制方法的多样性 用户二次开发的可能性,电子系统设计中工程问题,系统的冗余 系统技术、功能、指标升级的潜力和可能性 技术移植、产品系列化的可能性 实时性 确定系统的工作方式时考虑系统实时性的要求 定时中断、事件中断、故障中断,电子系统设计中工程问题,性能价格比 开发成本： 硬件成本， 软件成本 人工成本 开发设备成本,电子系统设计中工程问题,产生成本：

21、 批量生产设备投入 测试设备成本 批量生产材料成本，生产人力成本 市场开发成本 销售成本 售后服务成本,电子系统设计中工程问题,市场竞争能力： 系统功能 性能指标 技术的先进性 模仿的可能性 产品的生命周期 产品的买点,电子系统设计中工程问题,电子系统设计的步骤,应用需求分析 系统功能： 完成功能，控制方式 系统规模： 待测信号、被控对象的性质、数量,系统技术指标： 技术参数 性能要求 测量控制的精度、范围 工作环境 无故障工作时间 进度计划要求 技术方案，设计 样机，测试 鉴定，批量生产,电子系统设计的步骤,系统总体技术方案的提出 根据技术的可能性提出各种可能实现的技术方案 系统结构，控制、

22、测量方法 部件、元件选择，关键电路 可能实现的功能和技术指标 时间和经济性,电子系统设计的步骤,方案的可行性论证 系统设计的原则，择优选择方案： 技术先进性、可发展性 技术掌握程度 时间进度 系统的性质、批量 经费的保证 市场竞争能力,电子系统设计的步骤,确定系统总体方案 技术路线，硬件方案，软件方案 相关文档 系统任务分配 硬件设计： 数字部分，模拟部分，PLD设计,电子系统设计的步骤,软件： 汇编程序，系统管理软件，数据库管理，操作界面与打印设计 通讯： 通讯方式，网络选择，通讯软件 安装制作 调试 测试,电子系统设计的步骤,系统的方案设计 系统总体方案 系统功能与技术指标 系统的原理框架

23、结构与功能实现的方法 硬件实现 软件实现 系统的测量方法与控制策略 系统技术指标的保证措施 系统可靠性与抗干扰能力的整体策略 项目的进度规划安排,电子系统设计的步骤,系统硬件方案 硬件系统构成 单机系统 多机系统 硬件系统结构 单板结构 总线模板结构 现场设备选择 传感器，执行机构,电子系统设计的步骤,系统机械结构 机箱，机架，安装 系统接地 接线方式 操作方式 硬件抗干扰措施,电子系统设计的步骤,系统软件方案 软件结构框图 数据库结构 系统管理模式 操作方式 系统通讯 数据模型 控制算法 数据处理,电子系统设计的步骤,电子系统设计与实现,系统硬件的设计与实现 处理器的选择 总线的选择 存储器

24、的设计 接口器件的选择与IO通道的设计 模入、模出、开入、开出 输入输出方式 与传感器、变送器、执行结构的接口 中断系统的设计,系统软件的设计与实现 系统资源分配 IO、存储器、CPU时间 硬件驱动程序设计 功能模块设计 软件的抗干扰设计,电子系统设计的步骤,系统的调试与运行 系统的调试方案 硬件系统的功能仿真 软件系统的仿真 硬件、软件的在线调试 系统运行调试,电子系统设计的步骤,系统测试 系统功能（硬件、软件）测试 硬件测试:功能实现，技术指标 软件测试:操作的方便性、容错性，模块功能，运行速度 系统参数及技术指标测试 系统的容错性测试 系统的可靠性测试 系统的电气安全性测试 系统的EMC

25、测试 系统的机械特性测试,电子系统设计的步骤,电磁兼容性及抗干扰技术,电磁兼容性概述 设备或系统在电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰能力。 设备要在电磁环境中正常工作，设备对于电磁环境中的电磁干扰要有一定的抵御能力，而不会导致失效； 设备本身在工作中对环境产生的电磁骚扰不应超出一定量值，不对该环境中的其他设备产生不能承受的干扰； 无论是设备对干扰的承受能力，还是设备对环境所产生的骚扰，都可以通过测量手段进行测量。,研究电磁兼容的目的 研究和解决的问题是电气、电子设备及系统以及人类或动植物在一个共同的电磁环境中的安全共存问题 充分研究干扰侵入的途径与产生干扰的因素

26、消除、抑制电磁干扰到能够够容忍的水平 减小系统自身产生的辐射干扰,电磁兼容性及抗干扰技术,电磁干扰来源 电气、电子设备之间的相互干扰 括自然界电磁干扰（宇宙干扰、天电干扰、雷电干扰等）对电气、电子设备、人或动植物的电磁影响或电磁效应。 电磁干扰的传输途径 传导 辐射,电磁兼容性及抗干扰技术,电磁干扰的三个基本要素 电磁干扰源（或发射机） 干扰体（或接受器） 传输通道（耦合机制）,电磁兼容性及抗干扰技术,电磁兼容性及抗干扰技术,电子系统电磁兼容的特殊性 干扰信号在微机系统表现的形态有差模与共模两种形态 电磁干扰侵入微机系统的主要途径： 电源系统 传导通路 空间电磁波感应（内部空间的静电场、电磁场

27、的感应）,电磁兼容性及抗干扰技术,微机系统之间的系统内部传输线 延时 波形畸变 受外界干扰 脉冲干扰是研究的重点 微机系统以识别二进制码为前题 系统以数字电路为主，数字电路传送的是脉冲信号 易对脉冲干扰敏感。,电磁兼容性及抗干扰技术,电磁兼容性及抗干扰技术,电磁兼容技术的设计方法 电磁兼容技术的设计的考虑点： 原理的可行性 元器件的选择 加工生产工艺 安装运行环境 把握不同类型电磁干扰的本质 不同的干扰频率、频谱采用相应的滤波、隔离、接地、屏蔽等不同措施。,电磁兼容性及抗干扰技术,滤波 利用滤波器来抑制电磁干扰的 滤波器是由集中参数的电阻、电容和电感构成的网络 网络只允许有用信号的频率分量通过

28、，同时阻止其他干扰频率分量通过 滤波器是防止传导电磁干扰的主要措施，同时也是解决辐射干扰的重要武器 滤波器工作方式有两种： 不让无用信号通过，并把它们反射回信号源； 另一种是把无用信号在滤波器里消耗掉,电磁兼容性及抗干扰技术,隔离 干扰线路周围存在干扰电磁场，其他线路在其附近由于电磁耦合而形成干扰 防止这种干扰最简单而有效的方法是将干扰线路与其它线路隔离开来 隔离的原则和方法是： 干扰线路和其他线路不要平行排列，导线间距L与导线直径D之比应不小于40 敏感线路与一般线路如平行排列，其间距应大于50mm；,电磁兼容性及抗干扰技术,电源馈线与信号线应予隔离，当他们平行排列时，其间距应大于50mm；

29、 高频导线是对其他线路干扰最大的线路，一般都要屏蔽； 脉冲功率较大的线路，应按干扰线路对待。 电平较低，功率很低的数字电路可按一般线路处理。,电磁兼容性及抗干扰技术,接地 接地是指在系统的某个选定点与某个接地面之间建立导电的低电阻的通路 使设备本身所流过的干扰电流经过接地线流入大地，减少干扰源所传播和发布的能量 防止电磁干扰，消除公共电路阻抗的耦合 也是为了保障人身和设备的安全,电磁兼容性及抗干扰技术,基本接地技术有 浮地 浮地常用于电路或设备工作状态不能与公共地或大地相连接，起到隔离变压器的作用 单点接地 单点接地是所有需要接地的引线全部接到一个点，再由这个点直接与地相连接，用于抑制频率在1

30、00KHz以下上的干扰信号,电磁兼容性及抗干扰技术,多点接地 多点接地是指系统或设备中所需接地的引线直接接到离它们最近的地上。用于抑制频率在10MHz以上的干扰信号； 混合接地 混合接地是在复杂情况下，设备或单元电路的接地难以通过一个简单的接地形式来解决而采取的混合形式，用于干扰信号频率在1MHz至10MHz的情况。,电磁兼容性及抗干扰技术,屏蔽 屏蔽就是用导电或导磁材料制成的盒、壳、屏、板等将电磁能限制在一定空间范围内，使场的能量从屏蔽体的一面传到另一面时，受到很大衰减而防止电磁干扰的措施。 电屏蔽 磁屏蔽 电磁屏蔽,电磁兼容性及抗干扰技术,电源的抗干扰 控系统的整机故障有1/31/2来自于

31、电源。 电源干扰源： 雷电冲击大容量感性负载切合 二是电网中的谐波高频干扰。 干扰后果： 造成电源瞬间欠压、过压、产生尖峰和冲击干扰 雷击尖峰电压可10KV，峰值电流达到140KA，持续时间为18s；,电磁兼容性及抗干扰技术,抗干扰措施： 采用宽工作电压范围（AC85265V）有隔离作用的开关电源，提高系统抗电网电压波动能力。 电源输入隔离变压器初级和次级间加入接地的金属屏蔽层，减小因雷击和瞬时过电压引起的地电位升高给测控系统造成的电源反击干扰的可能。,电磁兼容性及抗干扰技术,信号传输线干扰的消除 信号传输过程中，通过传输线引入的干扰主要是通过电磁耦合和静电耦合两种途径。 变电站母线和其他大电

32、流导线的交变电流及高压导体的电晕、放电等通过电磁场在信号系统中感应出干扰电流和干扰电压，这种传播途径称为电磁耦合。 变电站高压母线及其他弱电、监控线及设备上的交变电压，通过分布电容在信号系统中产生干扰电压和干扰电流，这种传播途径称为静电耦合。,电磁兼容性及抗干扰技术,电磁耦合对信号的影响及两端接地的外屏蔽的抗干扰作用 为了提高信号的抗电磁耦合干扰能力，应尽量减小外屏蔽直流电阻和增大屏蔽的电感。屏蔽电缆抗电磁干扰的物理意义是，交变电磁场在屏蔽层和信号芯线上产生干扰信号完全耦合时，外屏蔽电流对芯线产生的干扰信号正好抵消了外界电磁场对芯线信号的干扰,电磁兼容性及抗干扰技术,信号传输线的选择 输入信号

33、线缆模拟信号输入宜选用双绞线，或采用屏蔽双绞线电缆作为模拟信号的引入线，并应选择小节距的双绞线。当多根双绞线一起敷设时，需采用不同节距双绞线，当长距离两对双绞线作引线时，两对绞线应每隔一段距离交叉一次，这相当于增大节距，从而抑制噪声。,电磁兼容性及抗干扰技术,印制电路板的抗干扰 微机测试系统的电路中，有数字、模拟、高频、低频等各种信号，在设计电路板时，要求印刷电路板（PCB）布线应尽量减少不同部分相互间的各种耦合干扰。 电路板的布线技术（环绕布线、线径选择、分层处理）,电磁兼容性及抗干扰技术,电源线、地线的布线尽量加粗和缩短以减少环路电阻，转角圆滑，尽量不出现90度以下的折角，以线路的辐射；

34、低频电路部分的接地采用单点并联接地方式，或部分串联后再并联接地； 高频电路采用多点就近接地； 在高频元件如晶振电路、AD转换器等电路周围，尽量用复铜栅格形式地箔包围；,电磁兼容性及抗干扰技术,信号线尽可能远离电源线。模拟输入线与数字信号线不平行并排； 重要的信号线不远行绕布； 电源和低频信号连接线采用小节距的双绞线。多根信号线用一扁平排线连接时，信号线间插入隔离地线。,电磁兼容性及抗干扰技术,减小电路板中的电磁干扰 尽量减少电路与电路之间、电路板与电路板之间的电磁干扰。PCB板电源线与地线尽量靠近以减小所包围的面积，减小外界磁场切割电源环路产生的电磁干扰，也减少环路对外的电磁辐射。,电磁兼容性

35、及抗干扰技术,减小电路中耦合干扰 选择合适量值的退耦电容可消除电源干扰信号。通常选择.1F的瓷片电容或独石电容。,电磁兼容性及抗干扰技术,光电隔离电路的布线 要尽量降低隔离前后电路的耦合系数： 光电隔离电路中的器件不得交叉布置，即隔离前的器件置于隔离器件的一侧，隔离后的器件置于隔离器件的另一侧； 属于隔离电路前后的布线不能交叠，必须分别置于隔离器件的（即使是在电路板的不同布线层面）；隔离器件前后的走线，尽量不平行。,电磁兼容性及抗干扰技术,采用多层电路板 采用多层电路板主要有这样几方面的优点 多层板电路的几何尺寸不断缩小，可以大大地降低系统各连线之间的分布参数影响 脉动电流将在电源线和地线上产

36、生脉动的电压降落，影响器件工作的稳定性。多层电路板中设电源层，增加电源线的线宽，降低线路电阻，减少因脉动电流造成电源的脉动。 在多层电路板中增设屏蔽层面，一方面进一步屏蔽外界的电磁干扰，另一方面可以吸收内部电路的辐射，降低内部电路间的干扰。,电磁兼容性及抗干扰技术,表面贴片技术 焊接技术把裸芯片粘贴到印制电路板表面，电路体积小，电磁兼容的性能大为提高。,电磁兼容性及抗干扰技术,系统的屏蔽技术 使用厚度0.7mm的镀锌铁板进行电路板之间、电路板与电源之间以及和测量电路与控制电路之间的屏蔽。 铁板与电路板的地应绝缘，各屏蔽铁板应采用导电性能高的镀银导线与机壳地连接。,电磁兼容性及抗干扰技术,防止系

37、统应干扰而死机的程序设计 “死机”：CPU中程序计数器或地址寄存器中的数据发生“错乱”，造成所谓的程序“跑飞”、系统“死循环”或“停机” 有效的防“死机”的方法是设计完善的系统“死机”唤醒电路“看门狗”电路 是否能够充分发挥“看门狗”电路的作用，关键在于程序设计。,电磁兼容性及抗干扰技术,“看门狗”系统的设计要求 程序上还必须满足以下3个要求，“看门狗”电路才能正常工作： CPU正常执行程序期间，定时给“看门狗”电路发送重触发脉冲使其清除； 一旦因干扰使程序“跑飞”，“看门狗”电路不应再收到定时触发脉冲； “看门狗”电路在发生溢出或翻转时，需输出一个宽度足以引起重新复位或产生不可屏蔽中断的脉冲

38、信号,电磁兼容性及抗干扰技术,避免“看门狗”非正常失效的软件技术 非正常失效的根本原因在于，程序“跑飞”后，“看门狗”电路仍不断接收到不应再有的定时“触发”信号脉冲。 采取以下措施非常有效，且有广泛的适用性。 在各中断服务子程序中都不应加“触发”指令。 避免在局部循环圈内加“触发”指令，程序“跑飞”后，非正常进入该循环圈,电磁兼容性及抗干扰技术,消除“看门狗”电路非正常“触发”的隐患。 抓住关键代码，用查找的办法以一条或几条新的指令代替可能会引起“复位”的指令。 监控程序的数据表格、字符表格中若有该字符机器码的，可用一个数据表格中不可能出现的字符代替，在程序读入此应用字符时，当作该代码处理即可

39、。 设计对程序部分“跑飞”的状态判断。,电磁兼容性及抗干扰技术,程序的容错性设计 容错软件能大幅度地提高测控系统的可靠性和稳定性。 容错设计可使测控系统即使受干扰发生程序执行方面的错乱也不致系统停运或执行错误的工作。,电磁兼容性及抗干扰技术,指令的冗余 指令间加入空操作指令，不用地址的内容全用NOP空操作指令填充，在程序块中，每隔若干条指令也插入两句NOP指令，使后面的指令不易出现“胡拼乱凑”的情况 对于一些重要的操作，部分在一段时间内重复操作几次，以确保操作被执行。,电磁兼容性及抗干扰技术,对开关量输入信号进行数字滤波 在测试系统中其着至关重要的作用，软件上对输入的开关量进行一些简单的数字滤

40、波。 重复检测法。每隔一定时间间隔采样一次，数次采样中输入的状态均相同，则确认输入。 宽度判别法。干扰信号都是较窄的脉冲。采集到信号后，连续N采样次；若这N次信号均有效，则认为信号有效。若这N次信号中存在无效信号，则认采集中存在干扰。,电磁兼容性及抗干扰技术,“三取二”表决法。对于一些重要的信号状态，此三个完全独立的渠道获得其状态，在三个状态中取其中两个相同的状态作为最终的输入状态。 3路正确率分别为P1、P2、P3， “三取二”表决法后获得正确信号的概率为：PP1P2P2P3P3P1 正确率均大于0.577，则P30.57721。,电磁兼容性及抗干扰技术,输出状态、参数的重复确认 为输出接口

41、开僻输出映像区，反复将输出映像区中的内容输出到输出接口通道。 对于可编程的IO接口，其控制寄存器的状态也应该被经常初始化。,电磁兼容性及抗干扰技术,软件陷阱的设置 程序块、数据块、应尽量分散于不同的空间地址，可减少成片数据改写错误 在ROM空闲的地址里写入操作空操作（NOP）指令，最后再写入长转移指令LJMP ERROR。,电磁兼容性及抗干扰技术,设立状态判断标志 用单元状态作为程序运行状态的判断标志。在主程序中，开始把该单元的值设为某个特征值，然后在主循环体的末尾判断该单元的值是否仍为该特征值，若不是则说明有误，程序转入错误处理子程序ERROR进行处理。根据该单元的值判断，可知从哪一个中断子

42、程序“跑飞”进入而设计不同的错误处理模型。,电磁兼容性及抗干扰技术,在中断子程序的开头，把标志单元置为某一特殊值，在中断子程序的末尾判断该标志单元的值是否仍为该值，若不是则说明非正常进入中断子程序，而转到相应的错误处理子程序。 在错误处理子程序中可以根据预先设定错误的处理模型，进行相应的容错和纠错的处理，减少出错复位的机会，进一步增强程序的可靠性和系统整体的稳定性。,电磁兼容性及抗干扰技术,系统数据的安全性 重要的数据尽量多开辟存储块，设在RAM的不同地方作备份比较，减少因RAM受干扰数据改写造成的错误； 数据量大、重要的应用系统采用外接RAM存储器，其数据比存放于内部RAM安全； 要求掉电保

43、护的数据可制成表格固化于EEPROM中（如线性度计算表等），一则防止数据和表格遭到破坏，二则防止程序逻辑混乱时将其当作指令去执行,电磁兼容性及抗干扰技术,电子信息系列实验装置： 电子技术实验装置 微机原理与接口技术实验装置 EDA/计算机组成实验装置 单片机/电子综合设计实验装置 DSP实验装置,电子信息系列实验装置 电子系统综合设计平台,特点 装置的安全性 人员安全性 误操作的保护 电源的过流保护 电源的过压保护 装置自诊断 系统自检 故障诊断：,电子信息系列实验装置 电子系统综合设计平台,实验过程信息传送 实验管理系统 实验过程测试点 信息采集模块 关键信息的选取 过程信息显示 实验完成确

44、认 功能的可调整性 实验装置面板的直观性,电子信息系列实验装置 电子系统综合设计平台,功能 电子技术实验装置 电路原理 模拟电子电路 数字逻辑电路 EDA 电子系统综合设计,电子信息系列实验装置 电子系统综合设计平台,电子信息系列实验装置 电子系统综合设计平台,微机原理与接口技术实验装置 微型计算机原理 微型计算机接口技术 计算机测控技术 电子系统综合设计,电子信息系列实验装置 电子系统综合设计平台,电子信息系列实验装置 电子系统综合设计平台,EDA/计算机组成实验装置 EDA 计算机组成原理 集成电路设计 电子系统综合设计,电子信息系列实验装置 电子系统综合设计平台,电子信息系列实验装置 电子系统综合设计平台,单片机/电子综合设计实验装置 单片机原理与应用 EDA 计算机组成原理 计算机接口技术 计算机测控技术 电子系统综合设计,电子信息系列实验装置 电子系统综合设计平台,电子信息系列实验装置 电子系统综合设计平台,