摘要：介紹以M6800系列單片機為例組成系統(tǒng)電源的設計思路和方法以及對單片機系統(tǒng)正常運行影響較大的工頻干擾消除辦法。

    關鍵詞：單片機   分布式電源  便攜式和節(jié)能電源  抗干擾

                   Design of Single-Chip Microcomputer′s Power Supply

    Abstract: This paper introduces thinking and method on system power supply of M6800 series of single-chip Microcomputer. It also discusses how to eliminate power frequency jamming which effects normal operation of single-chip microcomputer system.

    Keywords: single-chip microcomputer, Distributed power supply, Portable and energy saving power supply, anti-jamming

    1  引言

    隨著微電子技術的不斷進步，超大規(guī)模集成電路不斷涌現(xiàn)，微處理器及其外圍芯片也得到了迅速的發(fā)展。微電子技術的最新進展之一是將CPU和外圍芯片，如程序存儲器，數(shù)據存儲器，并行及串行I/O接口，定時器/計數(shù)器，中斷控制器等部件集成在一個芯片里，制造成單片計算機（簡稱單片機）（Single－ChipMicrocomputer）。

    近年來推出的一些高檔單片機還包含有許多特殊功能單元，如A/D及D/A轉換器、調制解調器、通信控制器、鎖相環(huán)、DMA、浮點運算單元等。這樣，只要外加一些擴展電路及必要的通道接口，就可以構成各種計算機應用系統(tǒng)，如工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據采集系統(tǒng)、自動測試系統(tǒng)、智能儀表、智能接口、功能模塊等，而系統(tǒng)電源設計是單片機所有功能得到充分發(fā)揮的重要保證。

   2  基本功能結構框圖

    目前，在國際上流行的單片機主要有INTEL公司的MCS（如MCS51八位機和MCS96十六位機）和MOTOROLA公司的M68（如M6805，M68HC11）兩大系列。由于片內含有的功能電路不同，各種型號單片機的基本結構以及管腳功能和排列順序均不相同，下面以MC68HC05C8為例，對其基本結構加以介紹。MC68HC05C8基本結構如圖1所示，每個管腳功能均已標出。

    3  對系統(tǒng)電源設計的技術要求

    系統(tǒng)電源設計是單片機應用系統(tǒng)設計中的一項極其重要的工作，它對整個單片機系統(tǒng)是否正常運行起著至關重要的作用。電源設計時應該同時考慮功率、電平及抗干擾等問題，電源功率必須能滿足全系統(tǒng)的需要。單片機系統(tǒng)的絕大多數(shù)器件以脈沖方式工作，對較小的系統(tǒng)，功率消耗的脈沖特性更為突出，而較大的系統(tǒng)由于器件功耗的分散性，使得系統(tǒng)整體的功率消耗比較平穩(wěn)。因此，單片機系統(tǒng)的電源必須有足夠的耐沖擊性，這就要求電源設計時留有充分的余量，一般大系統(tǒng)按實際功率消耗的1.5倍～2倍設計，小系統(tǒng)按實際功率消耗的2倍～3倍設計。

    電平設計指的是直流電壓幅度和電源在最不利（滿載）情況下的紋波電壓峰峰值設計。這兩項指標都關系到單片機系統(tǒng)能否實現(xiàn)正常運行。因此，必須按系統(tǒng)中對電平要求最高的器件條件進行設計。

    各種形式的干擾一般都是以脈沖的形式進入單片機的，干擾竄入單片機系統(tǒng)的渠道主要有3條：空間干擾（場干擾），通過電磁波輻射竄入系統(tǒng)；過程通道干擾，通過與主機相連的前向通道、后向通道及其它與主機相互連接的通道進入；供電系統(tǒng)干擾，通過供電線路竄入。對于上述3種干擾必須采用行之有效的措施和具體電路加以消除，確保單片機系統(tǒng)正常運行和工作。

    4  分布式電源設計技術

    分布式電源設計技術是單片機應用系統(tǒng)和現(xiàn)代電子電路系統(tǒng)中最常使用的一種電源技術。所謂分布式電源是指單片機系統(tǒng)中不同部件的電源相對獨立，必要時還可采用完全電隔離技術。分布式電源使電源功率分散，這對降低電源成本、提高電源效率、減少紋波系數(shù)、提高電源穩(wěn)定度都有利。