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。 系統的擴展和配置應遵循以下原則： 1、盡可能選擇典型電路，并符合單片機常規用法。為硬件系統的標準化、模塊化打下良好的基礎。 2、系統擴展與外圍設備的配置水平應充分滿足應用系統的功能要求，并留有適當余地，以便進行二次開發。 3、硬件結構應結合應用軟件方案一并考慮。硬件結構與軟件方案會產生相互影響，考慮原則是：軟件能實現的功能盡可能由軟件實殃，以簡化硬件結構。但必須注意，由軟件實現的硬件功能，一般響應時間比硬件實現長，且占用CPU時間。 4、系統中的相關器件要盡可能做到性能匹配。如選用CMOS芯片單片機構成低功耗系統時，系統中所有芯片都應盡可能選擇低功耗產品。 5、可靠性及抗干擾設計是硬件設計必不可少的一部分，它包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線、通道隔離等。 6、單片機外圍電路較多時，必須考慮其驅動能力。驅動能力不足時，系統工作不可靠，可通過增設線驅動器增強驅動能力或減少芯片功耗來降低總線負載。 7、盡量朝“單片”方向設計硬件系統。系統器件越多，器件之間相互干擾也越強，功耗也增大，也不可避免地降低了系統的穩定性。隨著單片機片內集成的功能越來越強，真正的片上系統SoC已經可以實現，如ST公司推出的μPSD32××系列產品在一塊芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存儲器、SRAM、A/D、I/O、兩個串口、看門狗、上電復位電路等等。 單片機系統硬件抗干擾常用方法實踐 影響單片機系統可靠安全運行的主要因素主要來自系統內部和外部的各種電氣干擾，并受系統結構設計、元器件選擇、安裝、制造工藝影響。這些都構成單片機系統的干擾因素，常會導致單片機系統運行失常，輕則影響產品質量和產量，重則會導致事故，造成重大經濟損失。 形成干擾的基本要素有三個： (1)干擾源。指產生干擾的元件、設備或信號，用數學語言描述如下：du/dt， di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都可能成為干擾源。 (2)傳播路徑。指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過導線的傳導和空間的輻射。 (3)敏感器件。指容易被干擾的對象。如：A/D、D/A變換器，單片機，數字IC， 弱信號放大器等。 干擾的分類 1、干擾的分類 干擾的分類有好多種，通常可以按照噪聲產生的原因、傳導方式、波形特性等等進行不同的分類。按產生的原因分： 可分為放電噪聲音、高頻振蕩噪聲、浪涌噪聲。 按傳導方式分：可分為共模噪聲和串模噪聲。 按波形分：可分為持續正弦波、脈沖電壓、脈沖序列等等。 2、干擾的耦合方式 干擾源產生的干擾信號是通過一定的耦合通道才對測控系統產生作用的。因此，我有必要看看干擾源和被干擾對象之間的傳遞方式。干擾的耦合方式，無非是通過導線、空間、公共線等等，細分下來，主要有以下幾種： (1)直接耦合： 這是最直接的方式，也是系統中存在最普遍的一種方式。比如干擾信號通過電源線侵入系統。對于這種形式，最有效的方法就是加入去耦電路。從而很好的抑制。 (2)公共阻抗耦合： 這也是常見的耦合方式，這種形式常常發生在兩個電路電流有共同通路的情況。為了防止這種耦合，通常在電路設計上就要考慮。使干擾源和被干擾對象間沒有公共阻抗。 (3)電容耦合： 又稱電場耦合或靜電耦合 。是由于分布電容的存在而產生的耦合。 (4)電磁感應耦合： 又稱磁場耦合。是由于分布電磁感應而產生的耦合。 (5)漏電耦合： 這種耦合是純電阻性的，在絕緣不好時就會發生。 常用硬件抗干擾技術 針對形成干擾的三要素，采取的抗干擾主要有以下手段。 1、抑制干擾源 抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt，di/dt。這是抗干擾設計中最優先考慮和最重要的原則，常常會起到事半功倍的效果。 減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端并聯電容來實現。減小干擾源的di/dt則是在干擾源回路串聯電感或電阻以及增加續流二極管來實現。 抑制干擾源的常用措施如下：