單片機控制板在設計過(guò)程中，需要遵循的如下原則：
(1) 在元器件的布局方面，應該把相互有關(guān)的元件盡量放得靠近一些，例如，時(shí)鐘發(fā)生器、晶振、CPU的時(shí)鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，在放置的時(shí)候應把它們靠近些。對于那些易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路開(kāi)關(guān)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(huà)，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(guān)鍵元件，如ROM、RAM等芯片旁邊安裝去耦電容。實(shí)際上，印制電路板走線(xiàn)、引腳連線(xiàn)和接線(xiàn)等都可能含有較大的電感效應。大的電感可能會(huì )在Vcc 走線(xiàn)上引起嚴重的開(kāi)關(guān)噪聲尖峰。防止Vcc走線(xiàn)上開(kāi)關(guān)噪聲尖峰的唯一方法，是在VCC與電源地之間安放一個(gè)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(zhù)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(shí)間上的介質(zhì)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(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：
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(huà)，電容量大一些則更好。
原則上每個(gè)集成電路芯片的旁邊都需要放置一個(gè)0.01uF的瓷片電容，如果電路板的空隙太小而放置不下時(shí)，可以每10個(gè)芯片左右放置一個(gè)1~10的鉭電容。
對于抗干擾能力弱、關(guān)斷時(shí)電流變化大的元件和RAM、ROM等存儲元件，應該在電源線(xiàn)(Vcc)和地線(xiàn)之間接入去耦電容。
電容的引線(xiàn)不要太長(cháng)，特別是高頻旁路電容不能帶引線(xiàn)。
(3) 在單片機控制系統中，地線(xiàn)的種類(lèi)有很多，有系統地、屏蔽地、邏輯地、模擬地等，地線(xiàn)是否布局合理，將決定電路板的抗干擾能力。在設計地線(xiàn)和接地點(diǎn)的時(shí)候，應該考慮以下問(wèn)題：
邏輯地和模擬地要分開(kāi)布線(xiàn)，不能合用，將它們各自的地線(xiàn)分別與相應的電源地線(xiàn)相連。在設計時(shí)，模擬地線(xiàn)應盡量加粗，而且盡量加大引出端的接地面積。一般來(lái)講，對于輸入輸出的模擬信號，與單片機電路之間最好通過(guò)光耦進(jìn)行隔離。
在設計邏輯電路的印制電路版時(shí)，其地線(xiàn)應構成閉環(huán)形式，提高電路的抗干擾能力。
地線(xiàn)應盡量的粗。如果地線(xiàn)很細的話(huà)，則地線(xiàn)電阻將會(huì )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(xiàn)空間允許的情況下，要保證主要地線(xiàn)的寬度至少在2~3mm以上，元件引腳上的接地線(xiàn)應該在1.5mm左右。
要注意接地點(diǎn)的選擇。當電路板上信號頻率低于1MHz時(shí)，由于布線(xiàn)和元件之間的電磁感應影響很小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾的影響較大，所以要采用一點(diǎn)接地，使其不形成回路。當電路板上信號頻率高于10MHz時(shí)，由于布線(xiàn)的電感效應明顯，地線(xiàn)阻抗變得很大，此時(shí)接地電路形成的環(huán)流就不再是主要的問(wèn)題了。所以應采用多點(diǎn)接地，盡量降低地線(xiàn)阻抗。
電源線(xiàn)的布置除了要根據電流的大小盡量加粗走線(xiàn)寬度外，在布線(xiàn)時(shí)還應使電源線(xiàn)、地線(xiàn)的走線(xiàn)方向與數據線(xiàn)的走線(xiàn)方身一致在布線(xiàn)工作的最后，用地線(xiàn)將電路板的底層沒(méi)有走線(xiàn)的地方鋪滿(mǎn)，這些方法都有助于增強電路的抗干擾能力。
數據線(xiàn)的寬度應盡可能地寬，以減小阻抗。數據線(xiàn)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(gè)過(guò)孔會(huì )帶來(lái)大約10pF的電容效應，這對于高頻電路，將會(huì )引入太多的干擾，所以在布線(xiàn)的時(shí)候，應盡可能地減少過(guò)孔的數量。再有，過(guò)多的過(guò)孔也會(huì )造成電路板的機械強度降低。 |
