《单片机原理与技术》课件第10章-抗干扰技术
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单片机原理_第10章 MCS-51系统的串行接口(教学PPT)
第十章 MCS-51单片机的串行接口
1
10.1 串行通信基础知识
通信的基本方式
• 并行通信：各位数据同时传送。
• 串行通信：数据一位位按顺序传送。
串行接口
2
10.1.1 串行通信的两种基本方式
1. 异步传送方式
收发双方有各自的时钟源控制字符发送 和接收，数据以一个字(字符)为传送单位， 它们在线路上传送不连续。异步传送时， 发送方能采用两种方式传送，即各个字符
2. 数据输入(接收)
当REN=1、SM0=0、SM1=1，并检测到 起始位后，由移位脉冲控制接收数据。当满 足条件：
RI=0； 收到停止位为“1”或SM2=0时，8位数据送 入SBUF，停止位进入RB8，置位中断标志RI。 如果两个条件不满足，数据将丢失。
串行接口
38
串行口方式1的时序
串行接口
串行接口
34
方式0：移位寄存器输入/输出方式
(1) 数据输出(发送) 数据写入SBUF后，数据在移位脉冲(TXD) 控制下， 由RXD端逐位移入74LS164。当8位数据全部移出后， TI由硬件置位，发生中断请求。若CPU响应中断，则 从0023H单元开始执行串行口中断服务程序，数据由 74LS164并行输出。
串行接口
MOV SCON, #80H
方式2：11(9)位异步发送/接收方式
REN=1、SM0=1、SM1=0时，串口以 方式2接收数据。当满足条件：
RI=0，SM2=0 ；
或收到的第9位数据为“1”。
8位数据送入SBUF，第9位数据进入 RB8，置位RI。如果条件不满足，数据将 丢失。
串行接口
串行接口
10
串行通信的基础知识
1
10.1 串行通信基础知识
通信的基本方式
• 并行通信：各位数据同时传送。
• 串行通信：数据一位位按顺序传送。
串行接口
2
10.1.1 串行通信的两种基本方式
1. 异步传送方式
收发双方有各自的时钟源控制字符发送 和接收，数据以一个字(字符)为传送单位， 它们在线路上传送不连续。异步传送时， 发送方能采用两种方式传送，即各个字符
2. 数据输入(接收)
当REN=1、SM0=0、SM1=1，并检测到 起始位后，由移位脉冲控制接收数据。当满 足条件：
RI=0； 收到停止位为“1”或SM2=0时，8位数据送 入SBUF，停止位进入RB8，置位中断标志RI。 如果两个条件不满足，数据将丢失。
串行接口
38
串行口方式1的时序
串行接口
串行接口
34
方式0：移位寄存器输入/输出方式
(1) 数据输出(发送) 数据写入SBUF后，数据在移位脉冲(TXD) 控制下， 由RXD端逐位移入74LS164。当8位数据全部移出后， TI由硬件置位，发生中断请求。若CPU响应中断，则 从0023H单元开始执行串行口中断服务程序，数据由 74LS164并行输出。
串行接口
MOV SCON, #80H
方式2：11(9)位异步发送/接收方式
REN=1、SM0=1、SM1=0时，串口以 方式2接收数据。当满足条件：
RI=0，SM2=0 ；
或收到的第9位数据为“1”。
8位数据送入SBUF，第9位数据进入 RB8，置位RI。如果条件不满足，数据将 丢失。
串行接口
串行接口
10
串行通信的基础知识
《单片机原理及应用》PPT课件全集
化为机器码。
常用伪指令包括数据定义伪 指令、符号定义伪指令、段
定义伪指令等。
指令集是处理器可以识别和执 行的一组机器指令的集合，每 种处理器都有自己独特的指令
集。
顺序、分支和循环程序设计方法
顺序程序设计方法是指程序按照语句 的先后顺序逐条执行，不改变执行顺 序。
循环程序设计方法是指程序中某段代 码重复执行多次，直到满足退出条件 为止，常用的循环结构有for循环、 while循环和do-while循环。
分支程序设计方法是根据条件判断结 果来选择不同的执行路径，常用的分 支结构有if-else结构和switch-case结 构。
子程序设计和参数传递技巧
子程序是一段完成特定功能的程序代码，可以被主程序或其他子程序调用 。
子程序设计需要注意参数传递、返回值处理、局部变量和全局变量的使用 等问题。
参数传递可以通过寄存器、堆栈或内存等方式实现，具体实现方式取决于 处理器架构和编程语言规范。
触摸屏接口技术
了解触摸屏与单片机的接 口技术，包括硬件连接、 通信协议等。
触摸屏应用
了解触摸屏在嵌入式系统 中的应用，包括人机交互 、智能控制等方面。
07
综合项目：智能小车控制系统设计
项目背景需求分析及总体方案设计
项目背景
随着智能化技术的不断发展，智 能小车作为智能交通系统的重要 组成部分，具有广泛的应用前景
I/O接口
单片机与外部设备进行数据传输的通道， 包括并行接口、串行接口等。
指令系统与寻址方式
指令系统
单片机所能执行的全部指令的集合，包括算术运算指令、逻辑运算指令、数据传 送指令、控制转移指令等。
寻址方式
单片机在执行指令时确定操作数地址的方式，包括立即寻址、直接寻址、间接寻 址、寄存器寻址等。不同的寻址方式可以实现对不同存储空间的访问，提高单片 机的灵活性和效率。
常用伪指令包括数据定义伪 指令、符号定义伪指令、段
定义伪指令等。
指令集是处理器可以识别和执 行的一组机器指令的集合，每 种处理器都有自己独特的指令
集。
顺序、分支和循环程序设计方法
顺序程序设计方法是指程序按照语句 的先后顺序逐条执行，不改变执行顺 序。
循环程序设计方法是指程序中某段代 码重复执行多次，直到满足退出条件 为止，常用的循环结构有for循环、 while循环和do-while循环。
分支程序设计方法是根据条件判断结 果来选择不同的执行路径，常用的分 支结构有if-else结构和switch-case结 构。
子程序设计和参数传递技巧
子程序是一段完成特定功能的程序代码，可以被主程序或其他子程序调用 。
子程序设计需要注意参数传递、返回值处理、局部变量和全局变量的使用 等问题。
参数传递可以通过寄存器、堆栈或内存等方式实现，具体实现方式取决于 处理器架构和编程语言规范。
触摸屏接口技术
了解触摸屏与单片机的接 口技术，包括硬件连接、 通信协议等。
触摸屏应用
了解触摸屏在嵌入式系统 中的应用，包括人机交互 、智能控制等方面。
07
综合项目：智能小车控制系统设计
项目背景需求分析及总体方案设计
项目背景
随着智能化技术的不断发展，智 能小车作为智能交通系统的重要 组成部分，具有广泛的应用前景
I/O接口
单片机与外部设备进行数据传输的通道， 包括并行接口、串行接口等。
指令系统与寻址方式
指令系统
单片机所能执行的全部指令的集合，包括算术运算指令、逻辑运算指令、数据传 送指令、控制转移指令等。
寻址方式
单片机在执行指令时确定操作数地址的方式，包括立即寻址、直接寻址、间接寻 址、寄存器寻址等。不同的寻址方式可以实现对不同存储空间的访问，提高单片 机的灵活性和效率。
《抗干扰技术》课件 (2)
《抗干扰技术》PPT课件 (2)
# 抗干扰技术
一、背景
- 干扰是指无线通信中的外部电波、电磁辐射等对正常信号的影响。 - 干扰会导致通信信号质量下降、误码率增加等问题。 - 抗干扰技术的发展可以提高通信系统的抗干扰能力，保障通信质量。
二、抗干扰技术的分类
时域抗干扰技术
通过在时域对信号进行处 理，降低干扰信号的损害。
空域抗干扰技术
通过在空域对信号进行处 理，减少干扰信号的干扰 效果。
三、抗干扰技术的实现
1
数字信号处理技术
利用数字滤波器等技术进行信号处理以消除干扰。
2
模拟信号处理技术
通过模拟滤波器等技术对信号进行处理以降低干扰。
四、实例分析
航天器通信抗干扰技术实现
探索航天器通信中的干扰问题并提出相应的抗干 扰技术。
电磁环境下雷达抗干扰技术实现
研究雷达在电磁环境中的干扰问题，提出相应的 抗干扰解决方案。
五、总结
- 抗干扰技术的发展对通信系统的稳定运行至关重要。 - 未来的发展趋势是进一步提高抗干扰技术的效能和适用范围。
六、参考文献
# 抗干扰技术
一、背景
- 干扰是指无线通信中的外部电波、电磁辐射等对正常信号的影响。 - 干扰会导致通信信号质量下降、误码率增加等问题。 - 抗干扰技术的发展可以提高通信系统的抗干扰能力，保障通信质量。
二、抗干扰技术的分类
时域抗干扰技术
通过在时域对信号进行处 理，降低干扰信号的损害。
空域抗干扰技术
通过在空域对信号进行处 理，减少干扰信号的干扰 效果。
三、抗干扰技术的实现
1
数字信号处理技术
利用数字滤波器等技术进行信号处理以消除干扰。
2
模拟信号处理技术
通过模拟滤波器等技术对信号进行处理以降低干扰。
四、实例分析
航天器通信抗干扰技术实现
探索航天器通信中的干扰问题并提出相应的抗干 扰技术。
电磁环境下雷达抗干扰技术实现
研究雷达在电磁环境中的干扰问题，提出相应的 抗干扰解决方案。
五、总结
- 抗干扰技术的发展对通信系统的稳定运行至关重要。 - 未来的发展趋势是进一步提高抗干扰技术的效能和适用范围。
六、参考文献
《抗干扰技术》幻灯片
3.1.3 共模干扰
共模干扰：共模干扰是系统2个输入端上共有的干扰电压。 也称对地干扰、共态干扰。
原因：被测信号的接地点和计算机输入信号的参考接地点， 存在一定的电位差。
A
信号 接收
Us
B端
Ucm
共模干扰示意图
UA=Us+Ucm
UB=Ucm
图9.3 串模干扰与共模干扰波形 (a) 直流信号； (b) 串模干扰； (c) 共模干扰； (d) 串模干扰与共模干扰共同作用
包括：硬件的可靠性、软件的可靠性。影响系统硬件可靠 性的主要因素就是干扰。
3.1 干扰源及干扰分类
3.1.1 干扰源
干扰源：干扰的来源或造成干扰的原因。 分类： 按干扰源来分，有内部干扰和外部干扰。 1.内部干扰
由系统构造、制造工艺、安装等内在原因引起的干扰。 主要原因： (1).元器件噪声； (2).分布电容、电感引起的电磁感应； (3).长线传输中波的反射； (4).多点接地引起的电位差； (5).电源系统引入的干扰。
2．使用双积分式A/D转换器 克服工频干扰以及对称干扰的影响。
使用高质量元器件、优化设计线路板等
3.2.1 串模干扰的抑制
1．滤波技术 滤波是抗串模干扰的通常做法，在有效信号和干扰
信号特性显著不同时，则滤波效果十分有效。 滤波器的形式： - 低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等； - 模拟滤波器、数字滤波器； 模拟滤波器又分： - 无源滤波器和有源滤波器（滤波+放大）
干扰的危害：干扰对电路的影响, 轻则降低信号的质量, 影响
系统的稳定性; 重则破坏电路的正常功能, 造 成
逻辑关系混乱, 控制失灵。
研究的内容：干扰源、干扰类型、干扰传播途径、 抗干扰措施。
《单片机原理与应用技术》电子PPT课件
①性能价格比高； ②开发装置多； ③国内技术人员熟悉； ④芯片功能够用适用； ⑤有众多芯片制造厂商加盟，可广泛选择。
1.1.5 单片机的特点和应用
1、单片机特点
⑴ 有优异的性能价格比。 ⑵ 集成度高，体积小，可靠性好。 ⑶ 控制能力强。 ⑷ 低功耗,低电压,便于生产便携式产品。 ⑸ 易扩展。
2、单片机的应用
1.2.3 存储器：
作用：存放程序和数据
1. 存储器分类 RAM 特点：读写速度快，可随机写入或读出，读写方便； 电源断电后，存储信息丢失。 作用：存放各种数据。 ROM 特点：信息写入后，能长期保存，不会因断电而丢失。 作用：存放固定程序和数据。 ROM分类： ① MaskROM（掩膜ROM） ② OTPROM（One Time Programmable ROM） ③ EPROM（Ultra-Violet Erasable Programmable ROM） ④ E2PROM（Electrically EPROM） ⑤ Flash ROM
通用PC包括：键盘、显示器、鼠标、硬/软/ 光驱、音箱、打印机、扫描仪…等外设。 单片机则只是一片集成电路。（……100、48、 40、32、28、20、16、8条引脚）。
单片机与PC机之异同（2）
功能：
PC机： 数据运算、采集、处理、存储、传输； 单片机：控制（或受控于）外设。
通用计算机擅长于数据运算、采集、处理、 存储和传输；
单片机的专长则是测控，往往嵌入某个仪器/ 设备/系统中，使其达到智能化的效果。
单片机与PC机之异同（3）
应用特点：
个人计算机（微机）：
体积大，功耗大，价格高，用途较固定，属通 用计算机。易于学习掌握和使用，但用于控制时必 须制作或购买专用的接口卡，并编制专门的应用软 件。
1.1.5 单片机的特点和应用
1、单片机特点
⑴ 有优异的性能价格比。 ⑵ 集成度高，体积小，可靠性好。 ⑶ 控制能力强。 ⑷ 低功耗,低电压,便于生产便携式产品。 ⑸ 易扩展。
2、单片机的应用
1.2.3 存储器：
作用：存放程序和数据
1. 存储器分类 RAM 特点：读写速度快，可随机写入或读出，读写方便； 电源断电后，存储信息丢失。 作用：存放各种数据。 ROM 特点：信息写入后，能长期保存，不会因断电而丢失。 作用：存放固定程序和数据。 ROM分类： ① MaskROM（掩膜ROM） ② OTPROM（One Time Programmable ROM） ③ EPROM（Ultra-Violet Erasable Programmable ROM） ④ E2PROM（Electrically EPROM） ⑤ Flash ROM
通用PC包括：键盘、显示器、鼠标、硬/软/ 光驱、音箱、打印机、扫描仪…等外设。 单片机则只是一片集成电路。（……100、48、 40、32、28、20、16、8条引脚）。
单片机与PC机之异同（2）
功能：
PC机： 数据运算、采集、处理、存储、传输； 单片机：控制（或受控于）外设。
通用计算机擅长于数据运算、采集、处理、 存储和传输；
单片机的专长则是测控，往往嵌入某个仪器/ 设备/系统中，使其达到智能化的效果。
单片机与PC机之异同（3）
应用特点：
个人计算机（微机）：
体积大，功耗大，价格高，用途较固定，属通 用计算机。易于学习掌握和使用，但用于控制时必 须制作或购买专用的接口卡，并编制专门的应用软 件。
单片机原理及应用教程
10.3.2 开发系统简介 1. DICE系列仿真开发器 系列仿真开发器 DICE系列单片微机仿真开发器是一种高性能的单片机开 发装置。 DICE-5928型是属高档通用型单片微机仿真开发器。本机 采用三CPU一体式结构。这样，一机即为可开发Intel MCS-51系列、MCS-96系列以及PHILIPS-80C51系列单片 微机的多用型在线仿真、开发器。不同CPU的仿真、开发， 只需切换一只开关，而不需更换CPU。 2. DAIS系列仿真开发器 系列仿真开发器 DAIS系列仿真开发器是北京启东达爱思电子有限公司开 发生产的系列产品。 10.4 单片微机系统应用开发举例 10.4.1 系统简介 本项目中的实验、教学综合楼是这样设定的：建筑楼层共
/* T0工作方式2计数，T1工作方式1定 /* T0计数初始值 */ /* T1定时125ms的初始值 */ /* 启动定时器T0 */ /* 启动定时器T1 */
while(1) { for( n=4; n>0; n-- ) /* 0.5s到否？ */ { while( TF1==0 ); /* 125ms到否？ */ TF1=0; TH1 = 0x0B; /* T1重新设置125ms定时初始 值 */ TL1 = 0xDC; } TR0=0; /* 关闭定时器T0 */ nPulseCount = TL0; /* 读出当前计数值 */ TR0=1; /* 开启定时器T0 */ P1=~nPulseCount; /* 取反、显示当前计数值*/ } }
6层，每层分成试验室区和多媒体投影教室区。实验室区中 的实验室涉及仓库、办公区，化工类实验室，电子类实验室， 嵌入式计算机类实验室和软件实验室等。多媒体教室的设备 配置大体相同，具有投影、音响等基本教学设备等。我们欲 通过本系统的应用实现在完全保证教学活动的前提下，使整 个建筑成为一个节能、安全、高效、科学的教学单位。其各 个教室即可独立控制，又可以在总控室的统一控制下协调运 作。同时本楼的控制系统本身又可以作为高年级电子类学生 的实验实习、科技创新校内基地的一部分。 10.4.2 总体设计与模块功能分配 1. 需求分析与总体设计 由于本系统针对的建筑物各楼层之间甚至同一层之内的教学 科研功能各不相同，因此总体结构上已采用三层结构：总控 室，楼层控制器，教学单元控制器。根据现代化智能教学楼 的节能、舒适、安全、有序的要求，其中每个教室或实验室 具有一个功能可剪裁的“单元控制器”使教室/试验室可以 独立运转。实现对教学单位内的温度、湿度、光照度、空间 使用状态、设备使用状态、风机/空调器运行与否等等信息 进
抗干扰技术课件
数字地
计算机 D/A
放大器
VCC
双绞线
执
行
器
RL
数字地
模拟地
（b） 在D/A转换器与执行器之间
图8-12 光耦隔离器的模拟信号隔离
动画链接
动画链接
Hale Waihona Puke 学习文档在图8-12（a）输入通道的现场传感器与A/D 转换器之间，光电耦合器一方面把放大器输出 的模拟信号线性地光耦(或放大)到A/D转换器 的输入端， 另一方面又切断了现场模拟地与 计算机数字地之间的联系，起到了很好的抗共 模干扰作用。在图8-12（b）输出通道的D/A 转换器与执行器之间，光电耦合器一方面把放 大器输出的模拟信号线性地光耦(或放大)输出 到现场执行器，另一方面又切断了计算机数字 地与现场模拟地之间的联系，起到了很好的抗 共模干扰作用。
地点之间存在一个电位差Ucm。这个Ucm是加在放大器
输入端上共有的干扰电压，故称共模干扰电压。 既然共模干扰产生的原因是不同“地”之间存在的电压，
以及模拟信号系统对地的漏阻抗。因此，共模干扰电压的 抑制就应当是有效的隔离两个地之间的电联系，以及采用 被测信号的双端差动输入方式。具体的有变压器隔离、光 电隔离与浮地屏蔽等三种措施。
学习文档
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动画链接
3.2.2 共模干扰及其抑制
1. 共模干扰
共模干扰是指计算机控制系统输入通道中信 号放大器两个输入端上共有的干扰电压，可以是 直流电压，也可以是交流电压，其幅值达几伏甚 至更高，这取决于现场产生干扰的环境条件和计 算机等设备的接地情况。其表现形式与产生原因 如图3-10所示。
学习文档
共模抑制比CMRR
CMRR 20lg Ucm Un
学习文档
第10章 单片机应用系统设计及-单片机原理与应用及C51程序设计(第4版)-谢维成-清华大学出版社
2
第10章 单片机应用系统设计及举例
章节
10.1 单片机应用系统的开发过程 10.2 单片机电子时钟的设计 10.3 单片机多点温度测量系统设计 10.4 单片机电子密码锁设计
3
第10章 单片机应用系统设计及举例
10.1.1 单片机应用系统开发的基本过程
1. 明确系统的任务和功能要求 2. 系统的总体方案设计 3．系统详细设计 4．系统仿真与制作 5．系统调试与修改 6．生成正式系统或产品
13
第10章 单片机应用系统设计及举例
14
2) 日历、时钟寄存器
第10章 单片机应用系统设计及举例
15
第10章 单片机应用系统设计及举例
3) 片内RAM
DS1302片内有31个RAM单元，对片内RAM的操作有单字节方式 和多字节方式两种。当控制命令字为C0H～FDH时为单字节读写方式， 命令字中的D5～D1用于选择对应的RAM单元，其中奇数为读操作，偶 数为写操作。当控制命令字为FEH、FFH时为多字节操作(表10.1中的 RAM突发模式)，多字节操作可一次把所有的RAM单元内容进行读写。 FEH为写操作，FFH为读操作。 4) DS1302的输入/输出过程
第10章 单片机应用系统设计及举例
单片机原理与应用
教材：单片机原理与应用及C51程序设计（第4版） 清华大学出版社
谢维成，杨加国
西华大学
第10章 单片机应用系统设计及举例
第10章 单片机应用系统设计及举例
主要内容： 本章将首先介绍单片机应用系统
设计的开发过程，而后以几个典型的 例子介绍单片机应用系统设计。
第10章 单片机应用系统设计及举例
尽可能选择典型通用的电路，并符合单片机的常规用法。 系统的扩展与外围设备配置的水平应充分满足应用系统当前的
第10章 单片机应用系统设计及举例
章节
10.1 单片机应用系统的开发过程 10.2 单片机电子时钟的设计 10.3 单片机多点温度测量系统设计 10.4 单片机电子密码锁设计
3
第10章 单片机应用系统设计及举例
10.1.1 单片机应用系统开发的基本过程
1. 明确系统的任务和功能要求 2. 系统的总体方案设计 3．系统详细设计 4．系统仿真与制作 5．系统调试与修改 6．生成正式系统或产品
13
第10章 单片机应用系统设计及举例
14
2) 日历、时钟寄存器
第10章 单片机应用系统设计及举例
15
第10章 单片机应用系统设计及举例
3) 片内RAM
DS1302片内有31个RAM单元，对片内RAM的操作有单字节方式 和多字节方式两种。当控制命令字为C0H～FDH时为单字节读写方式， 命令字中的D5～D1用于选择对应的RAM单元，其中奇数为读操作，偶 数为写操作。当控制命令字为FEH、FFH时为多字节操作(表10.1中的 RAM突发模式)，多字节操作可一次把所有的RAM单元内容进行读写。 FEH为写操作，FFH为读操作。 4) DS1302的输入/输出过程
第10章 单片机应用系统设计及举例
单片机原理与应用
教材：单片机原理与应用及C51程序设计（第4版） 清华大学出版社
谢维成，杨加国
西华大学
第10章 单片机应用系统设计及举例
第10章 单片机应用系统设计及举例
主要内容： 本章将首先介绍单片机应用系统
设计的开发过程，而后以几个典型的 例子介绍单片机应用系统设计。
第10章 单片机应用系统设计及举例
尽可能选择典型通用的电路，并符合单片机的常规用法。 系统的扩展与外围设备配置的水平应充分满足应用系统当前的
《抗干扰技术》课件
《抗干扰技术》PPT课件
抗干扰技术是指通过使用各种方法，消除或减小干扰对系统性能的影响。本 课件将介绍抗干扰技术的各个方面及其在不同领域的应用。
什么是抗干扰技术？
1 定义
抗干扰技术是指通过使用 各种方法，消除或减小干 扰对系统性能的影响。
2 重要性
抗干扰技术能确保系统的 正常运行，提高系统的可 靠性和稳定性。
2
硬件设计方案
提供更高的抗干扰能力，但成本较高。
3
系统优化方案
综合考虑软硬件的抗干扰措施，但需要大量的工程设计。
抗干扰技术的设计思路
设计抗干扰技术的思路应包括系统分析、干扰源识别、性能评估和优化设计。
关键技术要素及其应用场景
信号传输
• 数字调制技术 • 差分信号传输
信号处理
• 滤波和均衡 • 时-domain和频-domain
3 目标
抗干扰技术的目标是阻止 干扰信号进入系统并保护 系统内部免受干扰的影响。
消除干扰的原则及方法
原则
• 屏蔽和隔离 • 滤波和解调 • 反馈和补偿
方法
• 地线设计 • 信号调理 • 动态调整
技术
• 频率分离 • 时序调整 • 能量分配
抗干扰技术在通讯领域的应用
通讯系统 无线通信 光通信 有线通信
处理
系统设计
• 模拟电路设计 • 抗干扰芯片设计
抗干扰芯片结构及设计流程
抗干扰芯片结构
包括前端信号处理、干扰检测和 干扰抑制等模块。
芯片设计流程
包括需求分析、架构设计、电路 设计和布局布线等阶段。
制造流程
包括掩膜制作、刻蚀、沉积层和 封装等工艺步骤。
抗干扰技术的性能评估方法
1 信噪比测试
抗干扰技术是指通过使用各种方法，消除或减小干扰对系统性能的影响。本 课件将介绍抗干扰技术的各个方面及其在不同领域的应用。
什么是抗干扰技术？
1 定义
抗干扰技术是指通过使用 各种方法，消除或减小干 扰对系统性能的影响。
2 重要性
抗干扰技术能确保系统的 正常运行，提高系统的可 靠性和稳定性。
2
硬件设计方案
提供更高的抗干扰能力，但成本较高。
3
系统优化方案
综合考虑软硬件的抗干扰措施，但需要大量的工程设计。
抗干扰技术的设计思路
设计抗干扰技术的思路应包括系统分析、干扰源识别、性能评估和优化设计。
关键技术要素及其应用场景
信号传输
• 数字调制技术 • 差分信号传输
信号处理
• 滤波和均衡 • 时-domain和频-domain
3 目标
抗干扰技术的目标是阻止 干扰信号进入系统并保护 系统内部免受干扰的影响。
消除干扰的原则及方法
原则
• 屏蔽和隔离 • 滤波和解调 • 反馈和补偿
方法
• 地线设计 • 信号调理 • 动态调整
技术
• 频率分离 • 时序调整 • 能量分配
抗干扰技术在通讯领域的应用
通讯系统 无线通信 光通信 有线通信
处理
系统设计
• 模拟电路设计 • 抗干扰芯片设计
抗干扰芯片结构及设计流程
抗干扰芯片结构
包括前端信号处理、干扰检测和 干扰抑制等模块。
芯片设计流程
包括需求分析、架构设计、电路 设计和布局布线等阶段。
制造流程
包括掩膜制作、刻蚀、沉积层和 封装等工艺步骤。
抗干扰技术的性能评估方法
1 信噪比测试
《单片机原理与应用》ppt课件
•单片机概述•单片机基本原理•指令系统与汇编语言程序设计•C 语言程序设计在单片机中的应用•单片机中断系统与定时器/计数器应用•单片机串行通信原理与应用•单片机扩展技术与应用实例分析目录单片机概述单片机定义与发展定义单片机是一种集成电路芯片，它将中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口等计算机主要部件集成在一块芯片上，构成一个完整的微型计算机系统。
发展历程从20世纪70年代的第一代4位单片机，到80年代的8位单片机，再到90年代的高性能16位、32位单片机，单片机的性能不断提高，应用领域也不断扩展。
物联网作为物联网终端节点，实现数据采集、传输和控制等功能。
如车身控制、发动机控制、安全系统等。
医疗设备如医疗监护仪、便携式医疗设备等。
工业控制如电机控制、温度控制、压力控制等。
智能家居如智能照明、智能安防、智能家电等。
单片机应用领域采用哈佛结构，具有高性能、低功耗、易于扩展等优点，广泛应用于工业控制、智能家居等领域。
8051系列采用精简指令集（RISC ）结构，具有高速度、低功耗、强抗干扰能力等特点，适用于汽车电子、医疗设备等领域。
PIC 系列采用先进的RISC 结构，具有高速度、低功耗、丰富的外设接口等特点，适用于物联网等领域。
AVR 系列采用高性能的32位RISC 结构，具有强大的处理能力和丰富的外设接口，适用于高端嵌入式系统等领域。
ARM 系列常见单片机类型及特点单片机基本原理微处理器结构与工作原理微处理器内核结构包括算术逻辑单元（ALU）、寄存器组、控制单元等。
指令集与寻址方式介绍单片机的指令集，包括数据传送、算术运算、逻辑运算、位操作等指令，以及不同的寻址方式如立即寻址、直接寻址、寄存器寻址等。
中断与异常处理阐述中断的基本概念、中断源、中断优先级以及中断处理流程，同时介绍异常处理机制。
1 2 3用于存放单片机的程序代码，通常是只读存储器（ROM）或闪存（Flash）。
程序存储器用于存放单片机的数据，包括变量、数组、堆栈等，通常是随机存取存储器（RAM）。
单片机原理及应用系统设计-基于STC可仿真的IAP15W4K58S4系列课件第10章
IAP15W4K58S4单片机A/D转换的应用编程要点如下： （1）设置ADC_CONTR寄存器中的ADC_POWER=1，打开ADC电源。 （2）择P1口相应引脚为A/D转换模拟输入通道。 （4）设置ADC_CONTR寄存器中的CHS2～CHS0，选择ADC输入通道。 （5）设置CLK_DIV寄存器中的ADRJ，选择转换结果存储格式。 （6）启动ADC。 （7）若采取查询法，查询ADC_FLAG位判断转换是否完成，完成则读取转
3
为确保转换结果的精确度，A/D转换器必须满足一定的转换 精度和速度。转换精度和转换速度是衡量A/D转换器的重要 技术指标。此外还有分辨率、量程、量化误差、线性度等。
1. 分辨率 ➢ 分辨率表示A/D转换器对微小输入信号变化的敏感程度，
通常用转换后数字量的位数来表示。 ➢ N位转换器，其数字量变化范围为0～2N-1。 ➢ 例 如 8 位 A/D 转 换 器 ， 输 入 5V 满 量 程 电 压 ， 则 分 辨 率 为
• #define P1ASF_2
0x04 //设置P1.2口为ADC端口
• #define P1ASF_3
0x08 //设置P1.3口为ADC端口
• #define P1ASF_4
CLK_DIV/PCON中，用于控制ADC转换结果存放的位置。 ➢ 其各位定义如表10-5所示。
➢ ADRJ：ADC转换结果存储格式调整控制位 • ADRJ=0：ADC_RES存放高8位ADC结果， ADC_RESL存放低2位ADC结果。 • ADRJ=1：ADC_RES存放高2位ADC结果， ADC_RESL存放低8位ADC结果 17
,中速（转换时间＜1ms）和低速（转换时间＜1s）等。
在实际应用中，应从系统数据总的位数、精度要求、输入 模拟信号的范围及输入信号极性等方面综合考虑A/D转换 器的选用。
3
为确保转换结果的精确度，A/D转换器必须满足一定的转换 精度和速度。转换精度和转换速度是衡量A/D转换器的重要 技术指标。此外还有分辨率、量程、量化误差、线性度等。
1. 分辨率 ➢ 分辨率表示A/D转换器对微小输入信号变化的敏感程度，
通常用转换后数字量的位数来表示。 ➢ N位转换器，其数字量变化范围为0～2N-1。 ➢ 例 如 8 位 A/D 转 换 器 ， 输 入 5V 满 量 程 电 压 ， 则 分 辨 率 为
• #define P1ASF_2
0x04 //设置P1.2口为ADC端口
• #define P1ASF_3
0x08 //设置P1.3口为ADC端口
• #define P1ASF_4
CLK_DIV/PCON中，用于控制ADC转换结果存放的位置。 ➢ 其各位定义如表10-5所示。
➢ ADRJ：ADC转换结果存储格式调整控制位 • ADRJ=0：ADC_RES存放高8位ADC结果， ADC_RESL存放低2位ADC结果。 • ADRJ=1：ADC_RES存放高2位ADC结果， ADC_RESL存放低8位ADC结果 17
,中速（转换时间＜1ms）和低速（转换时间＜1s）等。
在实际应用中，应从系统数据总的位数、精度要求、输入 模拟信号的范围及输入信号极性等方面综合考虑A/D转换 器的选用。
《抗干扰技术h》课件
应用的进步。
《抗干扰技术h》PPT课
件
本课件将介绍抗干扰技术h，包括应用场景、基本原理、特点、分类以及发展
前景，并最后给出结论和总结。
应用场景
备⚕️
抗干扰技术h在无线通信、
抗干扰技术h可以有效降
抗干扰技术h可以保证医
雷达和卫星通信等领域有
低工业场景中的电磁干扰，
疗设备的正常运行，避免
用场景进行灵活调整和优化。
表现。
作。
分类
硬件技术
抗干扰技术h可以通过设计合理的硬件电路和屏蔽材料来降低外界干扰的影响。
软件技术
抗干扰技术h可以通过优化信号处理算法和采用抗干扰编码方式来提高系统抗干扰能力。
系统技术
抗干扰技术h可以通过系统级的设计和优化来降低干扰对系统性能的影响。
发展前景
1
增强安全性
广泛应用。
提高系统的可靠性。
对患者产生潜在的风险。
基本原理
抗干扰技术h的基本原理是通过设计合理的电路和信号处理算法，抵抗外部的
干扰信号，确保接收到的信号准确可靠。
特点
高效性
可靠性
灵活性
抗干扰技术h可以有效地抵消外
抗干扰技术h可以保证系统在恶
抗干扰技术h可以根据不同的应
界干扰信号，提高系统的性能
劣环境和强干扰下的正常工
2
提升系统性能
3
开拓新市场
随着信息技术的快速发展，
抗干扰技术h的不断创新
抗干扰技术h的应用范围
抗干扰技术h将在网络安
将推动系统性能的不断提
不断扩大，将为相关产业
全领域发挥重要作用。
高，满足新一代应用的需
带来新的发展机遇。
求。
结论和总结
《抗干扰技术h》PPT课
件
本课件将介绍抗干扰技术h，包括应用场景、基本原理、特点、分类以及发展
前景，并最后给出结论和总结。
应用场景
备⚕️
抗干扰技术h在无线通信、
抗干扰技术h可以有效降
抗干扰技术h可以保证医
雷达和卫星通信等领域有
低工业场景中的电磁干扰，
疗设备的正常运行，避免
用场景进行灵活调整和优化。
表现。
作。
分类
硬件技术
抗干扰技术h可以通过设计合理的硬件电路和屏蔽材料来降低外界干扰的影响。
软件技术
抗干扰技术h可以通过优化信号处理算法和采用抗干扰编码方式来提高系统抗干扰能力。
系统技术
抗干扰技术h可以通过系统级的设计和优化来降低干扰对系统性能的影响。
发展前景
1
增强安全性
广泛应用。
提高系统的可靠性。
对患者产生潜在的风险。
基本原理
抗干扰技术h的基本原理是通过设计合理的电路和信号处理算法，抵抗外部的
干扰信号，确保接收到的信号准确可靠。
特点
高效性
可靠性
灵活性
抗干扰技术h可以有效地抵消外
抗干扰技术h可以保证系统在恶
抗干扰技术h可以根据不同的应
界干扰信号，提高系统的性能
劣环境和强干扰下的正常工
2
提升系统性能
3
开拓新市场
随着信息技术的快速发展，
抗干扰技术h的不断创新
抗干扰技术h的应用范围
抗干扰技术h将在网络安
将推动系统性能的不断提
不断扩大，将为相关产业
全领域发挥重要作用。
高，满足新一代应用的需
带来新的发展机遇。
求。
结论和总结
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1．动态RAM抗干扰措施 2．静态RAM抗干扰措施
10.3.3
系统装配的抗干扰设计
1．总体安排原则
•
① 单片机和外围设备按各自体系要有 明显界限，不能混装，即使小系统只有一 块印制板，也要有明显组群集合。 • ② 大功率电路和器件应与小信号电路 分开。
• •
③ 噪声敏感器件应缩短连接的信号线。 ④ 发热量大的器件如ROM、RAM等 应尽量安排在较小影响关键电路的地方和 通风冷却较好的地方，印制板垂直放置时 发热量大的器件应安置在最上面。
图10-38 MAX813L与单片机系统的连接图
（2）软件“看门狗”技术 （3）软件WDT和硬件WDT的组合设 计
（4）“看门狗”设计中的注意事项 • • ①“喂狗”的时机 ②“硬狗”与“软狗”的区别与作用
10.5.5
程序运行中的数据保护
1．单片机的中断保护
（1）利用堆栈保护中断现场 （2）工作中的寄存器保护 （3）公用数据区的保护 （4）对用作片选功能的I/O线必须保 护 （5）充分使用芯片的节电功能或掉 电模式
•
⑦ 数字滤波技术。该技术既可称为硬 件仿真（代替滤波器的功能）技术，又可 属于时间冗余技术。它不需要硬件，靠单 片机特殊设计的计算程序，高速、多次运 算达到对采样数据序列进行平滑的目的， 以提高其有用信号在采样值中所占的比例， 减少乃至消除各种干扰和噪声，以保证测 控系统工作的可靠性。
10.5.2
图10-4 共模干扰引入示意图
图10-5 双端接地连接方式
10.2 电源系统干扰
10.2.1
电源系统的组成
图10-6 单片机应用系统电源组成框图
图10-7 电源线上可能侵入的干扰
1．雷击干扰 2．高频感应 3．通断开关 4．电源本身的干扰 5．放电干扰 6．电网的干扰
10.2.2
电源系统的一般抗干扰技术
10.5.3
数字量I/O通道中的软件抗干扰
1．数字量输入软件抗干扰方法 2．数字量输出软件抗干扰注意事 项
图10-36 多次读入数据流程图
图10-37 开关量信号采样流程图
10.5.4 软件执行过程中的抗干扰设计技术
1．指令冗余技术
（1）MCS-51单片机指令特点 （2）NOP指令的使用 （3）指令重复
•
④ 数字滤波器可以对很低的频率进行 滤波，而模拟滤波器受到电容容量的限制， 频率不能太低； • ⑤ 使用灵活方便，只要适当地改变滤 波程序或运行参数，就能改变滤波特性。
1．多路开关及其抗干扰技术 2．多路开关选用的注意事项
（1）开关导通电阻的影响 （2）转换过程的尖峰电压 （3）输入信号电压的摆幅 （4）噪声的抑制
10.4.4
隔离放大器
1．变压器耦合式隔离放大器 2．光电耦合式隔离放大器
图10-29 典型隔离放大器功能结构图
图10-30 ISO 100原理图
本质可靠性程序设计
1．最大限度地减少程序错误和缺 陷 2．足够的时序裕度
（1）复位时序 （2）器件工作时序
（3）状态转换时序 • • • ① 自动保证时序空裕度的状态转换。 ② 过渡参数可查的状态转换。 ③ 具有握手标志的状态转换。
（4）总线时序 • 在单片机应用系统中，有并行总线与 串行总线，串行总线中又有通信总线与扩 展总线。
10.4.5
V/F变换器
1．由V/F变换器构成的廉价D/A转 换器 2．高抗干扰能力的A/D转换器 3．高抗干扰数据输出系统
图10-31 V/F变换器与80C51的接口电路
图10-32 V/F变换器的光电隔离技术原理图
图10-33 高抗干扰模拟数据远传系统原理图
图10-34 单片机高抗干扰数据采集系统
开关电源的干扰源主要有开关电源变 压器、功率开关管和高频整流二极管。减 小这些干扰源的噪声能量，是抗干扰最有 效的办法之一。
图10-18 开关电源的基本组成（PWM）
1．优化布局
（1）减少环路面积 （2）将正负载流导线分别布在PCB 板的两面
图10-19 开关电源一次整流回路的布线
2．合理接地 3．滤波技术
图10-13 变压器的屏蔽
图10-14 电源变压器的双重屏蔽
图10-15 DC/DC变换隔离
图10-16 利用DC/DC变换器的直流隔离电路
5．使用稳压器
（1）使用交流稳压器 （2）使用直流稳压器
6．瞬态干扰的抑制
图10-17 高低压回路装设CR浪涌抑制器
10.2.3
•
开关电源的抗干扰技术
•
⑤ 应用软件抗干扰技术的前提是干扰 尚未引起硬件的破坏，RAM中的程序与数 据未丢失。 • ⑥ 高可靠、不停顿连续运行的容错抗 干扰工业控制单片机系统是单片机系统发 展的必然产物，也是单片机系统发展的必 经阶段。
3．软件抗干扰的前提条件
• ① 在干扰作用下，微机系统硬件部分 不会受到任何损坏，或易损坏部分设置有 监测状态可供查询。
10.4.2
前向通道抗干扰技术
1．前向通道的内容与结构特点
（1）前向通道的含义 （2）前向通道的特点 （3）前向通道的结构类型
表10-1
前向通道结构示意
图10-27 多路信号输入的前向通道结构
2．前向通道设计中应考虑的问题
图10-28 前向通道的电源配置与干扰防止
10.4.3
多路开关及其抗干扰设计
•
③ 容错技术。采用一些特定的编码， 对经过存放的数据进行检查，判断是否是 因为存放受干扰，然后从逻辑上对错误进 行纠正。 • ④ 指令冗余技术。对重要的指令重复 写上多个，即使某一个被干扰，程序仍可 执行。
•
⑤ 空间冗余技术。整机、电源、接口、 数据区均可设置备份，软件用于判别干扰 和转换设备。 • ⑥ 设立标志技术。设置特征标志、识 别标志，常在内部数据区的保护中使用。
2．软件陷阱技术
（1）软件陷阱的形式
3．陷阱标志技术 4．程序监视定时器
（1）硬件WDT-MAX813L
表10-3
MAX813引脚功能
引
脚
功
能
MR
手动复位端。当该端有140ms低电平输入时，MAX813L有200ms 宽的复位输出 工作电源，接+5V 工作地 电压监控端。当该端电压低于1.25V时，MAX813L的PFO端产生 由高到低的变化
1．恶劣的供电条件 2．严重的噪声环境 3．其他
图10-1 单片机控制系统的干扰来源
10.1.2
干扰的分类
1．串模干扰
• 串模干扰又称差模干扰，它是串联于 信号回路之中的干扰，如图10-2所示。
图10-2 串模干扰示意图
图10-3 通过分布电容引入串模干扰
2．共模干扰
• 共模干扰是指放大器或A/D转换电路的 两个输入端上共有的干扰电压。
• •
② 程序区不会受干扰侵害。 ③ RAM区中的重要数据不被破坏，或 虽被破坏但可以重新建立。
4．单片机系统抗干扰用到的软件技术 • ① 利用软件陷阱技术防止干扰造成的 乱序扩展下去。
•
② 利用时间冗余技术，屏蔽干扰信号。 该技术包含多次采样输入、判断，以提高 输入的可靠性；利用多次重复输出判断， 提高输出信息的可靠性；重新初始化，强 行恢复正常工作，以免影响输入与输出； 查询中断源状态，防止干扰造成误中断； 在不需要的大部分时间里对中断进行屏蔽， 从而大大减少因干扰引起的误中断。
VCC
GND PFI
续表
引
脚
功
能
PFO
WDI RST WDO
电源故障输出端。正常时保持高电平；电源电压变低或掉电时，输出由 高变低 “看门狗输入信号”。每1.6s之内要向该端输送变化的信号；超过1.6s该 端不变化，就有RST输出 复位信号输出端。上电时产生200ms的复位脉冲；手动复位端输入低电 平时，该端也有复位信号输出 “看门狗”信号输出端。正常时保持高电平；“看门狗”输出时，该端输 出由高变低
10.5.7
软件容错技术
1．时间冗余 2．信息冗余
10.5.8
•
数字滤波技术
相比于模拟滤波器，数字滤波器有以 下优点： • ① 无须增加任何硬件设备，只要在程 序进入数据处理和控制之前，附加一段数 字滤波程序即可；
•
② 由于数字滤波器不需要增加硬件设 备，所以系统可靠性高，不存在阻抗匹配 问题； • ③ 模拟滤波器各通道是专用的，而数 字滤波器则可多通道共享，从而降低了成 本；
10.3.1 扰措施 控制器接口的抗干
图10-23 总线驱动器
1．采用三态门式总线驱动器提高 总线的抗干扰能力 2．总线接收端加施密特电路作缓 冲器抗干扰 3．使用上拉电阻克服总线瞬间不 稳定
图10-24 总线加上拉电阻提高抗干扰性
4．总线的负载平衡
图10-25 总线负载失衡
10.3.2
存储器部分噪声的抑制
（1）交流电源滤波器 （2）直流电源滤波器
图10-20 开关电源EMI滤波器的完整网络结构
10.2.4 电源系统的异常保护法抗干扰
1．不间断电源UPS的应用 2．软硬件结合的电源异常保护
图10-21 软硬件结合的电源异常保护
图10-22 CHMOS型单片机抗干扰电源电路Leabharlann 10.3 总线的抗干扰设计
1．供电策略 2．电源接地技术
图10-8 电源供电情况
3．电源滤波技术
（1）交流端的滤波 （2）直流端的滤波 （3）滤波器的安装
图10-9 最简单的电容滤波器
图10-10 多级电源滤波器
4．电源系统的隔离技术
（1）交流电源的隔离 （2）直流电源的隔离
图10-11 整流电路高频滤波
图10-12 变压器的分布电容
2．系统的数据保护
（1）采用软件冗余实现数据保护 （2）使用电擦除可编程只读存储器 （EEPROM）对数据保护