高精度直流微电阻测试仪的研究与开发-----硬件可靠性设计与软件设计

3.8硬件的可靠性设计

满足功能的单片机系统，在应用于实践中，必须要做好硬件的可靠性设计，影响单片机系统可靠安全运行的因素主要来自于内部和外部的各种电气干扰，并受系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺等影响。如果不充分考虑到这些干扰因素，并采取相应的措施，会使系统运行失常，下面从设计可靠性和布板可靠性两方面来确保。

3.8.1设计可靠性

3.8.1.1硬件方面的设计可靠性

使用硬件抗干扰技术是抑制干扰的有效方法，常用的硬件抗干扰技术有：滤波技术、屏蔽技术、隔离技术、去祸技术、接地技术等。

本系统对于硬件方面的可靠性抗干扰采取以下几方面的措施：

1.抑制来自电源的干扰

本电路设计中将电源变压器的原边和副边分别加以屏蔽，有效的抑制来自电源变压器给系统造成的干扰。同时选用元器件的时候是选用低通滤波器，它可抑制由电网侵入的电源对本系统的干扰。为了增大输入输出滤波电容，减少电源纹波系数，本电路采用性能优良的直流稳压线路。为了防止工频50H2的信号对本系统的干扰，在电路设计中对于交流电的应进行采取了能短则短、尽量短的措施，把工频信号对系统的干扰可以降到最低。本电路选用的变压器的容量是稍稍偏大的，这样做的目的还是为了把来自电源的干扰尽量的抑制到最低。本系统中的数字地、模拟地是一点相连的；外壳地线和公共地线是分开走线，防止相互干扰。

2.抑制来自系统输入输出通道的干扰

在硬件抗干扰设计中，对于系统输入输出通道的抗干扰的设计相当的重要，本电路设计中对于这方面的措施有：本电路采用光祸隔离的手段把前后的电路隔离开来，使得从输入通道中进入的干扰源大为降低，提高了系统的抗干扰能力，在输入通道中还采取了低通滤波器的技术，可有效提高系统对特定频率干扰的抑制。

3.接地抗干扰

设计接地抗干扰是单片机系统抗干扰的重要方面。在本系统中，对于模拟地、数字地要分开。模拟地作为放大器、A/D转换器中模拟电路的零电位；数字地作为单片机各种数字电路的零电位，它在设计中与模拟地用Zk.的电阻来分开，避免模拟信号与数字信号之间造成相互的干扰，用2k.电阻来连接模拟地和数字地

是本仪器电路的一大创新点，经过了实际调试后效果相当的好。

3.8.2硬件系统的布板可靠

性在电子系统设计中，为了提高硬件的抗干扰能力，保证布板的可靠性是相当的重要，形成干扰的基本要素有三个：

（1）干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：du/dt，ai/dt大的地方就是干扰源，如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源；

（2）干扰传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介，典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射；

（3）敏感器件，指容易被干扰的对象。如：A/D转换器，单片机，数字IC，弱信号放大器等.

本电路的布板从抑制干扰源、切断传播路径和保护敏感器件这三方面入手来保证布板的可靠性。

1.抑制干扰源

本电路布板设计抑制干扰源的措施有：电路板上的每个芯片都并联一个电容值很小的高频电容，用以减小板上芯片对电源的影响。PCB板上的高频电容的连线非常的靠近电源端而且相当的短而粗，这样做的目的是减小电容的等效串联电阻，不至于串联电阻太大影响电路的滤波效果。在板上布线时，本电路避免了布线中出现90度的折线，从而减小了电路中产生的高频噪声的发射，进而对电路系统的可靠性造成影响，从而干扰系统的稳定运行。

2.切断干扰传播路径

按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类；所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰；高频干扰噪声和有用信号的频带不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播，有时也可加隔离光祸来解决；所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰.本电路布板对于切断干扰传播路径的措施如下：

本电路的晶振与单片机的引脚布置的非常的近，在布线时用地线把时钟区隔离起来，晶振外壳进行接地并对其进行固定，这样做的目的是可以切断干扰的传播路径。本电路布板的分区是比较合理的，用地线把数字电路区与模拟区隔离区分开来，这样子能有效的抑制干扰源的传播途径。

3.提高敏感器件的抗千扰性能

本电路布线时的提高敏感器件抗干扰性能的措施有：在布线时本电路尽量的减少回路环的面积，这是为了降低感应噪声，从而提高电路的整体抗干扰性能。在布线时，选用的电源线和地线是相当的粗短，其作用是一方面为了减小压降，另一方面是为了降低祸合噪声。本电路的芯片的闲置