单片机干扰的问题

只看该作者 · 2013-9-12 17:11

C8051F340单片机，IO口要外接一个旋转编码器的AB相的电平信号。
当不接上编码器的时候，系统正常。
接上编码器，并不转动，单片机会死机，有时候则反复重启。
程序都是很成熟的，前一台一样的没有这种问题。
请教如何排除这种故障？从哪些方面以及如何下手？

只看该作者 · 2013-9-12 17:16

编码器接口直接相连MCU的IO吗？没图不好分析

4万 · 2013-9-12 17:20

这是长线耦合空间的电磁干扰所致，说明你的系统EMC设计不良。
改进方法：注意电源设计及去耦，PCB布局走线和去耦电容的放置、连线都是有讲究的。另外可以在编码器的供电端加电容去耦和磁珠抑噪，数据线上也可加磁珠抑噪声。

只看该作者 · 2013-9-12 18:40

lanqiao1026 发表于 2013-9-12 17:16
编码器接口直接相连MCU的IO吗？没图不好分析

编码器输出的ttl信号，直接接单片机io口。因为是高电平计数，所以每个io口有一个2k的下拉电阻。

只看该作者 · 2013-9-12 18:48

chunyang 发表于 2013-9-12 17:20
这是长线耦合空间的电磁干扰所致，说明你的系统EMC设计不良。
改进方法：注意电源设计及去耦，PCB布局走线 ...

请教编码器供电端去藕电容用104外，还需不需要并一个大点的电解电容？供电端的磁珠是电源和地都需要嘛？信号线串磁珠的话，大小如何选择？单片机的io口有2k的下拉电阻。

2万 · 2013-9-12 19:13

拆开编码器看看里面是什么。
或者检查一下编码器是怎么连接的，和其它干扰源离开一点。
检查接上编码器，GPIO的电平和波形。

只看该作者 · 2013-9-12 21:36

chunyang 发表于 2013-9-12 17:20
这是长线耦合空间的电磁干扰所致，说明你的系统EMC设计不良。
改进方法：注意电源设计及去耦，PCB布局走线 ...

顺便详细的说明一下：控制板上有两个单片机，另一个单片机控制液晶屏，当采集旋转编码器数据的单片机死机时，控制液晶屏的单片机仍在工作，通过液晶屏的显示实时时间能看出来。
旋转编码器的接口没有在控制板上，在另一块小板上，通过排线连接到控制板。
输入电源为7V，7V电源是接到编码器接口所在的小板上，然后通过排线接到控制板，再转为3.3V电压供应单片机。
旋转编码器直接使用的7V电压，输出信号是5V的电平输出。

只看该作者 · 2013-9-12 23:48

可以量一下电源的纹波

4万 · 2013-9-13 18:27

popeye021 发表于 2013-9-12 18:48
请教编码器供电端去藕电容用104外，还需不需要并一个大点的电解电容？供电端的磁珠是电源和地都需要嘛？ ...

可以再并一个数微法的钽电解，磁珠通常串在电源回路里，信号线的磁珠有专用型号，常规条件下也可以用普通的。但注意，这些只是辅助措施，良好的电路及PCB设计才是关键。

4万 · 2013-9-13 18:28

另外，这里IO口上加下拉电阻没有意义，如果IO是弱上拉型的，你这么做反而会弄巧成拙。

只看该作者 · 2013-9-13 19:35

chunyang 发表于 2013-9-13 18:28
另外，这里IO口上加下拉电阻没有意义，如果IO是弱上拉型的，你这么做反而会弄巧成拙。 ...

C8051F340的IO口可以设置成漏极开路和推挽输出。当设置为漏极开路时，通过设置一个寄存器位来使弱上拉使能，默认状态是使能。
我的程序里是设置成了推挽输出。旋转编码器的信号对于单片机来说是输入，这样会有影响吗？
旋转编码器是欧姆龙的，输出信号类型是电压输出型。
我去买了些磁珠，是直插式的，方便做实验，封装像插件式的1N4007，圆柱形状，直径大概3.5mm，长大概4.5mm。用于信号线的磁珠一般阻值多少？请推荐一下。

4万 · 2013-9-13 21:48

设置成推挽模式仅在做输出时才有效，输入管脚应设置成弱上拉型。
磁珠电感没有直插式的，你买的应该是穿芯电感，那是用在高频电路中的，而你的电路中不会有那么高频率的噪声，这样的电感对你没有用。
常规数字电路的电源回路中最多使用的磁珠电感是阻抗（注意不是阻值，完全不同的概念）100欧姆左右的，也是市场上最常见、销售量最大的型号。信号回路的阻抗则要小些，数十欧姆，关键要看信号频率。磁珠电感的最重要参数不是电感量，而是频谱响应曲线，根据曲线和实际电路中需要抑制的噪声频谱进行匹配选择。

只看该作者 · 2013-9-13 22:18

chunyang 发表于 2013-9-13 21:48
设置成推挽模式仅在做输出时才有效，输入管脚应设置成弱上拉型。
磁珠电感没有直插式的，你买的应该是穿芯 ...

这个单片机设置io口模式只能是推挽或者漏极开路，设置成推挽输出后，弱上拉就被禁止了。只有设置成漏极开路才可选择弱上拉。
我的理解是推挽和漏极开路只能一个存在，因为单片机通过设置相关寄存器位为0表示漏极开路，为1表示推挽。
或者是我的理解有误？但是按照芯片手册，设置为推挽后，就没有弱上拉了。

4万 · 2013-9-13 22:28

所有MCU都支持弱上拉IO（反例我没见过），上电默认态就是。建议你再好好看看器件手册。

只看该作者 · 2013-9-14 11:00

建议重新焊接MCU，必要时先吹下来，它再重焊接。

只看该作者 · 2013-9-14 15:45

handlike 发表于 2013-9-14 11:00
建议重新焊接MCU，必要时先吹下来，它再重焊接。

单片机是机器焊的，焊接出问题的可能性不大吧？而且试了两块板都这样。

只看该作者 · 2013-9-14 20:14

chunyang 发表于 2013-9-13 22:28
所有MCU都支持弱上拉IO（反例我没见过），上电默认态就是。建议你再好好看看器件手册。 ...

下面是芯片手册上的话：I/O引脚的输出驱动器特性由端口输出方式寄存器PnMDOUT决定，每个端口输出驱动器都可被配置为漏极开路或推挽方式。不管交叉开关是否将端口引脚分配给某个数字外设，都需要对端口驱动器的输出方式进行设置。
当XBR1寄存器中的WEAKPUD位为‘0’时，输出方式为漏极开路的那些引脚的弱上拉被使能。WEAKPUD不影响被配置为推挽方式的端口I/O。当漏极开路输出被驱动为逻辑‘0’时，弱上拉被自动关断（禁止）以避免不必要的功率消耗。
下面是关于这个设置位的说明：
位7：
WEAKPUD：端口I/O弱上拉禁止位。
0：弱上拉使能（被配置为模拟输入或推挽输出的端口除外）。
1：弱上拉禁止。
系统上电默认的是弱上拉使能。

从第一段文字来看只是讲了弱上拉使能不影响推挽输出。而后面的寄存器位说明里“0：弱上拉使能（被配置为模拟输入或推挽输出的端口除外）”，我是看了这个以为推挽输出时就没有弱上拉了。

求解惑。

4万 · 2013-9-14 20:22

要配置成漏极开路模式，同时WEAKPUD置0，使能上拉电阻。默认的一定是弱上拉型IO。

只看该作者 · 2013-9-17 12:43

chunyang 发表于 2013-9-14 20:22
要配置成漏极开路模式，同时WEAKPUD置0，使能上拉电阻。默认的一定是弱上拉型IO。 ...

我只是把IO口重新配置成了漏极开路模式，其他都没变，昨天测试了三四个小时，今天到现在也开机测试了三四个小时了，没有出现死机或者重启现象。
在修改配置方式之前，我还特意上电测试了一下，果然一两分钟后就又重启了。
那为什么IO口在推挽输出模式时，会重启呢？？

4万 · 2013-9-17 23:01

popeye021 发表于 2013-9-17 12:43
我只是把IO口重新配置成了漏极开路模式，其他都没变，昨天测试了三四个小时，今天到现在也开机测试了三四 ...

电平竞争的结果，这会导致电流激增，电源自然就会不稳定，严重时会烧毁芯片或传感器。

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