没有PC机的支持,这时使用独立型仿真器也可进行仿真调试工作,只不过要输入机器码,稍显麻烦一些。
至于软件仿真开发工具Proteus软件是一种完全用软件手段对单片机应用系统进行仿真开发的。软件仿真开发工具与用户样机在硬件上无任何联系。不能进行用户样机硬件部分的诊断与实时在线仿真。
4.答:调试过程见图13-13,4个步骤。
(1)输入用户源程序:用户使用编辑软件源程序输入到PC机中,并保存在磁盘上。 (2)汇编并检查语法错误:在PC机上,利用汇编程序对用户源程序进行汇编,直至语法错误全部纠正为止。
(3)动态在线调试:对用户的源程序进行调试。要先把在线仿真器的仿真插头插入用户样机的单片机插座中(图13-12),进行在线仿真调试,利用仿真开发系统提供单步、设置断点等调试手段,来进行系统的调试。纠正软件逻辑上的问题,或排除硬件上的故障。
(4)将调试完毕的用户程序通过程序烧写器,固化在程序存储器中。
5.答:由于软件仿真开发工具Proteus软件是一种完全用软件手段对单片机应用系统进行仿真开发的。不能进行用户样机硬件部分的诊断与实时在线仿真。因此在系统的开发中,一般是先用Proteus仿真软件设计出系统的硬件电路,编写程序,然后在Proteus环境下仿真调试通过。然后依照仿真的结果,完成实际的硬件设计。再将仿真通过的程序烧录到编程器中,然后安装到用户样机硬件板上去观察运行结果,如果有问题,再连接硬件仿真器去分析、调试。
6.答:在每块印刷电路板的电源输入端跨接的电容应为一个10~100μF的大容量电解电容(如体积允许,电容量大一些更好)和一个0.01~0.1μF的非电解电容。用于去除干扰中的高频干扰和低频干扰,并接大电容为了去掉低频干扰成分,并接小电容为了去掉高频干扰部分。
7.答:光电耦合的主要优点是能有效抑制尖峰脉冲以及各种噪声干扰,从而使过程通道上的信噪比大大提高。因为在工业现场的数据采集或实时控制中,过程通道的输入输出信号线和控制线多,且长度达几百米或几千米,因此不可避免地将干扰引入单片机系统。消除或减弱过程通道的干扰主要采用光电隔离技术。所谓光电隔离采用光电耦合器可以将单片机与前向、后向以及其他部分切断电路的联系,能有效地防止干扰从过程通道进入单片机(见图13-14)。
8.答:对于单片机应用系统中的具有较大电感量的元件或设备,诸如继电器、电动机、电磁阀等。当电感回路的电流被切断时,会产生很大的反电势而形成噪声干扰。这种反电势甚至可能击穿电路中晶体管之类的器件,反电势形成的噪声干扰能产生电磁场,对单片机应用系统中的其它电路产生干扰。如果通过电感线圈的是直流电流,可采用如下措施加以抑制:
(1)可在线圈两端并联二极管和稳压管,如图 (a) 所示。
图 (a)由二极管和稳压管构成的反电势抑制电路 图(b) 由电阻和二级管组成的反电势抑制电路。
在稳定工作时,并联支路被二极管D阻断而不起作用;当三极管T由通道变为截止时,在电感线圈两端产生反电势e。此电势可在并联支路中流通,因此e的幅值被限制在稳压管DZ的工作电压范围之内,并被很快消耗掉,从而抑制了反电势的干扰。使用时DZ的工作电压应选择得比外加电源高些。
如果把稳压管换为电阻,同样可以达到抑制反电势的目的,如图(b)所示,因此也适
用于直流驱动线圈的电路。在这个电路中,电阻的阻值范围可以从几欧姆到几十欧姆。阻值太小,反电势衰减得慢;而阻值太大又会增大反电势的幅值。
(2)反电势抑制电路也可由电阻和电容组成,如图(c)所示。适当选择R、C
图(c) 由电阻和电容组成的抑制电路
参数,也能获得较好的耗能效果。这种电路不仅适用于交流驱动的线圈,也适用于直流驱动的线圈。
(3)反电势抑制电路不但可以接在线圈的两端,也可以接在开关的两端,例如继电器,接触器等部件在操作时,开关会产生较大的火花,必须利用RC电路加以吸收,如图(d),一般R取1~2KΩ,C取2.2~4.7μF。
图(d) 接在开关的两端的反电势抑制电路
9.答:数字地通常有很大的噪声而且电平的跳跃会造成很大的电流尖峰,对模拟地有较大的影响,会引起模拟电路产生误差。所以正确的接法是,必须将所有的模拟地和数字地分别相连,然后模拟(公共)地与数字(公共)地仅在一点上相连接,且地线应尽量加粗,如图13-17。
在ADC和DAC电路中,尤其要注意地线的正确连接,否则会引起ADC和DAC转换结果的不准确。由于ADC、DAC芯片都提供了相应独立的模拟地和数字地引脚,一定
要把模拟地引脚和数字地引脚尽可能短的相连。然后再与模拟地尽可能短的连接。
10.答: (1)电源去耦
已经在第6题中介绍,就是在印刷电路板的电源输入端跨接退耦电容。跨接的电容应为一个10~100μF的大容量电解电容(如体积允许,电容量大一些更好)和一个0.01~0.1μF的非电解电容。
(2)集成芯片去耦
每个集成芯片都应安置一个0.01μF的瓷片去耦电容,去耦电容必须安装在本集成芯片的Vcc和GND线之间,否则便失去了抗干扰作用。 如遇到印刷电路板空隙小装不下时,可每4~10个芯片安置一个1~10μF高频阻抗特别小的钽电容器。对于抗噪声能力弱,关断电流大的器件和ROM、RAM存储器,应在芯片的电源线Vcc和地线(GND)间接入去耦的瓷片电容。
11.答:(1)在印制板中留下无用的空白铜箔层,可充当发射天线或接收天线,可把就近它们接地。(2)走线不要有分支,可避免在线路条在传输高频信号导致反射干扰或发生谐波干扰。
12.答:常见的软件滤波方法有(1)算术平均滤波法:一般适用于具有随机干扰的信号的滤波。(2)滑动平均滤波法:对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高,灵敏度低;但对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用差。(3)中位值滤波法:能有效地克服因偶然因素引起的波动干扰。对温度、液位等变化缓慢的被测参数能收到良好的滤波效果。但对流量、速度等快速变化的参数一般不宜采用此法。(4)去极值平均值滤波法:算术平均与滑动平均滤波法,在脉冲干扰比较严重的场合,干扰将会“平均”到结果中去,故上述两种平均值法不易消除由于脉冲干扰而引起的误差,这时可采用去极值平均值滤波法。去极值平均值滤波法类似于体育比赛中的去掉最高、最低分,再求平均。