电子系统课程设计2004.ppt

Q A Thanks for your attention Any questions? * * 电子系统设计 1、概述 控制处理 变换 信号输入 信号输出 变换 反馈 人机接口 电子系统设计 2、设计方法 任务书 子系统 子系统 子系统 电路 电路 电路 总体框图 功能要求 总体框图 子系统 单元电路 选芯片 原理图 电路仿真 PCB图 单元调试 系统调试 反复 电子系统设计 3、单片机为核心的电子系统 CPU 变换 信号输入 信号输出 变换 键盘/显示 RAM/ROM 通信 前向通道 后向通道 人机通道 相互通道 电子系统设计 3、单片机为核心的电子系统（前向通道） 信号 模拟信号（V、I）：隔离/放大 滤波 A/D 数字信号（开关、数字）：放大整形 隔离 隔离：光电隔离（数字/模拟）；变压器（模拟） 放大：运算放大器（低噪声：NE5532） 滤波：RC有源滤波器 逐次逼近：快、抗干扰差（ADC0809: 8位、100us） 双积分：慢、抗干扰好 A/D 传感器、变送器： I：0mA～10mA、4mA～20mA V：0～5V、1～5V 电子系统设计 3、单片机为核心的电子系统（后向通道） 输出 隔离 功率驱动（开关量、数字量） D/A 滤波 隔离 功放（模拟量） 功率驱动：功率管、达林顿管、继电器、场效应管 D/A：DAC0832（8位、1us） 功放：甲类、乙类、丙类、功放模块 电子系统设计 3、单片机为核心的电子系统（人机通道） 键盘、红外遥控、触摸屏 显示：LED、LCD、CRT 打印机接口 8279、8255 去AD Vcc 电子系统设计 3、单片机为核心的电子系统（相互通道） 信道 有线： 无线： 长线传输的驱动、匹配、隔离 通信规程：ARQ反馈重发等 基带：RS232（15m/19.2K）、422/485（1km/115.2K） 调制：modem（FSK、PSK）等 modem（FSK、GMSK）等 RS232异步通信：8250/16C550 电子系统设计 3、单片机为核心的电子系统（软件） 任务 休眠态：无事情 就绪态：等待CPU任务调度 运行态：CPU执行任务 等待态：自行延时一段时间 事件（中断）激活； 任务调度（优先级） 避免占用CPU执行等待 软件与硬件结合考虑 异常情况处理 汇编、C语言、VHDL、嵌入式操作系统 实时多任务方法编程 电子系统设计 3、单片机为核心的电子系统（元器件选择） 二极管：压降、最大容许电流、反向耐压、速度 整流、开关、检测、稳压、发光 三极管：硅/锗、放大倍数β、 最大电流、耐压、带宽 场效应管：电压驱动 最大电流、耐压、带宽 电子系统设计 3、单片机为核心的电子系统（元器件选择） 模拟器件： 运算放大器、比较器、模拟开关、V/F、F/V 乘法器、对数放大器、滤波器等等 运算放大器： 开环增益：70dB～100dB 带宽：GB=增益*带宽为常数，几兆 输入阻抗：250K 输出阻抗：150Ω 失调电压：mV 共模抑制：80dB 输入噪声：uV 比较器 电子系统设计 3、单片机为核心的电子系统（元器件选择） 数字器件： 组合电路、时序电路、特殊功能电路 速度、电源电压、功耗、功能等 LS系列：速度快、功耗大 CMOS 4000系列：速度慢、功耗小 HC系列：速度快、功耗小 电子系统设计 3、单片机为核心的电子系统（接口） 模拟电路：阻抗匹配、输出驱动 数字电路：负载能力、门电路连接 接口保护 驱动门 负载门 VOHmin VIHmin VOLmax VILmax IOHmax IIHmax IOLmax IILmax TTL CMOS Vcc R +12V TTL LINE 电子系统设计 3、单片机为核心的电子系统（抗干扰） 干扰 空间干扰：（小，屏蔽） 供电干扰：（交流稳压、隔离变压、低通滤波、直流稳压） 通道干扰：（PCB的布局、布线） 数模混合电路相互干扰，数字干扰模拟； 怕干扰区远离噪声元件（晶体）； 振荡电路、高频电路用地线圈起来； I/O驱动、大功率器件靠近电路板边缘； 布线走弧线，避免90度折线； 时钟线要远离I/O线，或垂直于I/O线； 每个集成芯片要加一个去耦电容； 弱信号、高频、大功率输入输出使用屏蔽线； 数字地与模拟地分离，不交叉； 数字地、模拟地、电源地采用一点接地； 数字地、模拟地、电源地连接使用串接电感 电子系统设计 3、单片机为核心的电子系统（抗干扰） 反馈布线 模拟电路 数字电路 电子系统设计 3、单片机为核心的电子系统（调试） 系统调试： 单元电路调试：满