單片機硬件設計的經驗總結

下面是總結的一些設計中應注意的問題，和單片機硬件設計原則，希望大家能看完

（1） 在元器件的布局方面，應該把相互有關的元件盡量放得靠近一些，例如，時鐘發生器、晶振、CPU的時鐘輸入端都易產生噪聲，在放置的時候應把它們靠近些。對于那些易產生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路開關電路等，應盡量使其遠離單片機的邏輯控制電路和存儲電路（ROM、RAM），如果可能的話，可以將這些電路另外制成電路板，這樣有利于抗干擾，提高電路工作的可靠性。

（2） 盡量在關鍵元件，如ROM、RAM等芯片旁邊安裝去耦電容。實際上，印制電路板走線、引腳連線和接線等都可能含有較大的電感效應。大的電感可能會在Vcc走線上引起嚴重的開關噪聲尖峰。防止Vcc走線上開關噪聲尖峰的唯一方法，是在VCC與電源地之間安放一個0.1uF的電子去耦電容。如果電路板上使用的是表面貼裝元件，可以用片狀電容直接緊靠著元件，在Vcc引腳上固定。最好是使用瓷片電容，這是因為這種電容具有較低的靜電損耗（ESL）和高頻阻抗，另外這種電容溫度和時間上的介質穩定性也很不錯。盡量不要使用鉭電容，因為在高頻下它的阻抗較高。

在安放去耦電容時需要注意以下幾點：

•在印制電路板的電源輸入端跨接100uF左右的電解電容，如果體積允許的話，電容量大一些則更好。

•原則上每個集成電路芯片的旁邊都需要放置一個0.01uF的瓷片電容，如果電路板的空隙太小而放置不下時，可以每10個芯片左右放置一個1～10的鉭電容。

• 對于抗干擾能力弱、關斷時電流變化大的元件和RAM、ROM等存儲元件，應該在電源線（Vcc）和地線之間接入去耦電容。

•電容的引線不要太長，特別是高頻旁路電容不能帶引線。

（3） 在單片機控制系統中，地線的種類有很多，有系統地、屏蔽地、邏輯地、模擬地等，地線是否布局合理，將決定電路板的抗干擾能力。在設計地線和接地點的時候，應該考慮以下問題：

•邏輯地和模擬地要分開布線，不能合用，將它們各自的地線分別與相應的電源地線相連。在設計時，模擬地線應盡量加粗，而且盡量加大引出端的接地面積。一般來講，對于輸入輸出的模擬信號，與單片機電路之間最好通過光耦進行隔離。

•在設計邏輯電路的印制電路版時，其地線應構成閉環形式，提高電路的抗干擾能力。

•地線應盡量的粗。如果地線很細的話，則地線電阻將會較大，造成接地電位隨電流的變化而變化，致使信號電平不穩，導致電路的抗干擾能力下降。在布線空間允許的情況下，要保證主要地線的寬度至少在2～3mm以上，元件引腳上的接地線應該在1.5mm左右。

•要注意接地點的選擇。當電路板上信號頻率低于1MHz時，由于布線和元件之間的電磁感應影響很小，而接地電路形成的環流對干擾的影響較大，所以要采用一點接地，使其不形成回路。當電路板上信號頻率高于10MHz時，由于布線的電感效應明顯，地線阻抗變得很大，此時接地電路形成的環流就不再是主要的問題了。所以應采用多點接地，盡量降低地線阻抗。

•電源線的布置除了要根據電流的大小盡量加粗走線寬度外，在布線時還應使電源線、地線的走線方向與數據線的走線方身一致在布線工作的最后，用地線將電路板的底層沒有走線的地方鋪滿，這些方法都有助于增強電路的抗干擾能力。

•數據線的寬度應盡可能地寬，以減小阻抗。數據線的寬度至少不小于0.3mm(12mil)，如果采用0.46～0.5mm(18mil～20mil)則更為理想。

•由于電路板的一個過孔會帶來大約10pF的電容效應，這對于高頻電路，將會引入太多的干擾，所以在布線的時候，應盡可能地減少過孔的數量。再有，過多的過孔也會造成電路板的機械強度降低。

一個單片機應用系統的硬件電路設計包含兩部分內容：一是系統擴展，即單片機內部的功能單元，如ROM、RAM、I/O、定時器/計數器、中斷系統等不能滿足應用系統的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當的芯片，設計相應的電路。二是系統的配置，即按照系統功能要求配置外圍設備，如鍵盤、顯示器、打印機、A/D、D/A轉換器等，要設計合適的接口電路。