新人求教STC单片机I/O损坏及内部短路
本帖最后由 andyxu007 于 2014-7-16 11:35 编辑本人用STC11F60XE-35I单片机做一个工控产品，从12年开始发货到现在，今年开始出现STC单片机内部短路和I/O口损坏的情况，基本换一块单片机就能解决，去年发了5K多这种情况基本没有，难道今年我买到了STC的次品，还是我的电路有问题，我的应用场合比较恶劣，有接触器和电磁阀，还有不少粉尘，各位大侠帮我分析下，最近被用户骂惨了！！
对了我的单片机供电电压是4.8V左右，I/O口最大电压为5.18V，基本的情况是I/O坏，键盘失灵，单片机内部短路，液晶屏不亮，
本人的单片机采用34063供电，因为要掉电保存，所以在34063输出5V后边窜了个SS14，然后再給单片机，键盘采用595扩展，是3*8键盘，595的8根输出，和单片机的3个I/O当输入，单片机键盘输入结上拉10K，一般就是上拉10K的3个管脚其中一个坏掉，量出来的电压是4.5V左右，电源电压是5.1V左右，
我也怀疑过是否是外部的干扰导致单片机挂掉，但是去年一直没有出现这种情况，所以搞不明白 一般管脚坏掉要么是灌电流太大，引起的，但是我接了10K的上拉也不至于啊，单片机5.5V的耐压，照理对5.18V最大的信号是没有影响的，难道真的是STC的东西批次有问题 键盘IO坏，一看就是静电打坏的，而且还是人体静电模型。
将这三个IO接TVS到gnd,串10-100欧电阻再连接原键盘。 babysnail 发表于 2014-7-16 11:46
键盘IO坏，一看就是静电打坏的，而且还是人体静电模型。
将这三个IO接TVS到gnd,串10-100欧电阻再连接原键 ...
板子是用塑料壳封装的，按键是12*12的塑料帽按键，塑料可外面还有PVC面贴封住，防水的，所以静电打不到吧 andyxu007 发表于 2014-7-16 12:18 板子是用塑料壳封装的，按键是12*12的塑料帽按键，塑料可外面还有PVC面贴封住，防水的，所以静电打不到吧 ...
指导你你就听着，不要总是反驳。io口再强大，也顶不住过电压和静电。 接触器 是个很大的干扰源。 曾经有过通电瞬间把AD公司的某型号单片机EEPROM数据搞掉的情况。工业场合有很多讲究的。首先电源端TVS肯定是要上，IO出去肯定是要隔离。如果是铁外壳，耐压肯定要够，至少2KV。。 电源端有一个emc滤波，开关电源24伏供电，34063吧24伏变5伏，5伏端有双向tvssmbj6.0ca 接触器采用继电器驱动，单片机通过2003来驱动继电器，电磁阀采用固态继电器驱动，也是单片机控制2003实现 因为产品出货2年多了，最近这个情况才有，而且是某个客户，因此我才觉得不合理，可能我在电路上做的处理不好，以前只是运气好，我会把我的电路图发上来，希望各位高手指点， 4楼的建议我会认真考虑毕竟这样处理确实会好不少 还有单片机短路是否也是高压冲击或者干扰引起的 各位高手，如果谁能帮我解决这个问题，我愿意支付对等的报酬，希望大家能帮帮小弟 这个是电源部分原理图 这个是按键的图 即不相信可以测试吗， 拿静电测试仪打。 不行再找其它的，排除法吗？ 猜是没用的。
《带屏蔽层线路薄膜开关 》 即然有这东西，你知道做什么用的吧。
说到这就长舌一点说个例子。 原来厂里有个产品，只是改个外壳。到质检部那静电就过不了。原因是外壳改了后，原来面板上的LED露出来多了一点点，静电测试仪打到这就明显看见电弧从LED帽子边沿干进去了。最后只能是加草帽解决。 还得开个草帽的塑模。 babysnail 发表于 2014-7-21 23:58
即不相信可以测试吗， 拿静电测试仪打。 不行再找其它的，排除法吗？ 猜是没用的。
《带屏蔽层线路薄膜开 ...
你好，多谢你的回复，因为我手头设备有限，只有示波器万用表等一些基础设备，有些试验没法做啊，但是您給的意见非常好，我肯定会考虑进去的，我这里再向您请教下，单片机内部短路是否也是由您说的这个原因引起的，短路的单片机一般都是电源和地短了，同时也会有个别管脚对地短路，因为问题现在还每找到，所以我无从下手改啊，希望您能帮小弟分析下， 按键或其它外部接口加200欧姆电阻，在MCU端口上加TVS，我也用过STC，这样处理从没坏过端口。 luolj 发表于 2014-7-22 09:19
按键或其它外部接口加200欧姆电阻，在MCU端口上加TVS，我也用过STC，这样处理从没坏过端口。 ...
多谢您的指导，我回在键盘接口上这样处理，目前就是不知道这样做能否解决单片机内部短路的问题 andyxu007 发表于 2014-7-21 23:22
这个是电源部分原理图
有没有考虑过将整个系统的gnd接到外部的earth上吗，有时候光是这个做法就可以解决很多问题
既然现在只有一个客户有这种情况，你就得重点对待了，看看使用场合，设备接地情况如何，你说使用场合比较严酷这个接地要求就更高了 接earth确实有用，电源端接tvs 本帖最后由 andyxu007 于 2014-7-22 12:23 编辑
myxiaonia 发表于 2014-7-22 10:01
有没有考虑过将整个系统的gnd接到外部的earth上吗，有时候光是这个做法就可以解决很多问题
既然现在只有 ...
用户一般都在户外的工地上，说实话电确实很脏，也不稳定，而且用户那边对于接地基本每什么概念，用户的层次很低，如果我的设备输出和整个电机箱共地，可能会引来更多的干扰，有些用户用的是变压器供电，380V进线，没有引零线进来，380V通过变压器直接输出18V交流通过桥堆后給我的板子供电，所以最好能在板子上解决问题啊，
我还有个疑问，就是干扰或者瞬间高压如果从电源端过来，可能先坏掉的是34063，5V的输出我是接了TVS的，我在想是否是由于键盘I\O被干扰或者静电打坏后，引起对地短路，从而载引起单片机电源对地短路，如果这样的化处理键盘I/O就能解决问题 andyxu007 发表于 2014-7-22 12:21
用户一般都在户外的工地上，说实话电确实很脏，也不稳定，而且用户那边对于接地基本每什么概念，用户的层 ...
你的板子没有电箱吗，在一个塑料壳中？我在的这个行业，这些电控系统就算无法真正接地，也要保证和设备体等电位。
如果无法真正做到全屏蔽，保证等电位是个非常好的实践。
你描述的情况说明你的风险其实很大，你可能也没有那么多时间金钱精力让你的系统过各种电磁兼容认证。去看看这个客户使用情况怎么样，重点看看接地是否规范，然后从你的系统引出地线接到设备体看看情况会如何。
老实说，无论是客户还是老板，最怕的不是出问题，怕的是出问题不知道问题出在哪里，就因为对预期无法评估风险啊呵呵
大胆假设，小心求证，自求多福吧嘿嘿 andyxu007 发表于 2014-7-22 12:26
我还有个疑问，就是干扰或者瞬间高压如果从电源端过来，可能先坏掉的是34063，5V的输出我是接了TVS的，我在 ...
你不会处理这个按键静电，又想用屏蔽的方法吧呵呵？用两种思路都试试 lyhjx 发表于 2014-7-22 11:51
接earth确实有用，电源端接tvs
一般通信端接tvs，电源端接压敏电阻的情况比较多
当然关于防雷，坛子里还有放电管+TVS+压敏电阻的方案 myxiaonia 发表于 2014-7-22 12:37
你的板子没有电箱吗，在一个塑料壳中？我在的这个行业，这些电控系统就算无法真正接地，也要保证和设备体 ...
确实入您所说，我目前的状态的却没有条件让我的产品去作这些测试，说白了我目前就是小作坊性质的，东西设计是我，老板也是我，只有几个工人啊，你的建议我会认真考虑的，我的机器是塑料壳的，安装在客户的电机箱中，那个电机箱确实是铁壳的，我会打电话和用户说叫他们把我的设备地和机壳连在一起试试看，但是估计客户不会听我的，他们都是坏了就换的，{:cry:}
把你的原理图传上来让坛友看看 myxiaonia 发表于 2014-7-22 12:37
你的板子没有电箱吗，在一个塑料壳中？我在的这个行业，这些电控系统就算无法真正接地，也要保证和设备体 ...
客户我去过了，东西他发往全国各地，现场看人家接地几乎不可能，所以最好的办法就是板子上搞定，我吧我原理图全部发上您給瞧瞧，设计上哟那些BUG lyhjx 发表于 2014-7-22 13:02
把你的原理图传上来让坛友看看
上了，前辈，您給指导下，看看我的原理图那些地方有BUG andyxu007 发表于 2014-7-22 12:58
确实入您所说，我目前的状态的却没有条件让我的产品去作这些测试，说白了我目前就是小作坊性质的，东西设 ...
你让用户去操作一个未知的做法不是个好建议，这事有条件重现最好你自己这里重现，下策就是去客户现场了。
让客户自己来这么干就是下下策了，我只是提供了思路可以在这个方向寻找答案，你都没确认的事情就让客户去干，弄出事故来怎么交代啊。。。
去客户现场不仅仅是没面子的事情，搞不好某些客户脾气差的直接骂人打人了嘿嘿，对自己东西不要松口有缺陷，电工的老实劲此时会倒霉的，一定要一口咬定，最少也要说是客户使用不当啊哈哈哈 本帖最后由 myxiaonia 于 2014-7-22 13:22 编辑
595是串入并出，还能做按键输入？？？
电源部分也看不出问题啊。。。 本帖最后由 andyxu007 于 2014-7-22 13:25 编辑
myxiaonia 发表于 2014-7-22 13:17
595是串入并出，还能做按键输入？？？
嗯，595逐一输出低电平，单片机检测那3个管脚的输入就可以检测按键，现在的关键是595输出是5.1V多点，单片机电压是4.8V左右，不知道是否这个压差引起的灌电流导致单片机烧掉 myxiaonia 发表于 2014-7-22 13:17
595是串入并出，还能做按键输入？？？
电源部分也看不出问题啊。。。
电源部分可能关系不大，因为34063这么脆弱的东西都没有挂掉，开关电源是MW的，坏掉开关电原是有的，但非常少 你这里分析多累呀 stc没有技术支持吗？你用几年没问题 最近开始坏了 如果所有硬件没有改动 那么就分析stc批次问题就好了。 如果所有坏片都是一个批次 更说明问题了 找单片机厂家解决很多单片机开始时候好用 然后偷偷换了制程 或者降成本 用在工控上出问题很苦逼 本帖最后由 andyxu007 于 2014-7-22 14:00 编辑
pang7 发表于 2014-7-22 13:46
你这里分析多累呀 stc没有技术支持吗？你用几年没问题 最近开始坏了 如果所有硬件没有改动 那么就分析stc ...
说实话STC的技术支持就那个姚勇平一个人吧，我电话打了好多次，要么不接，要么大不通。批次应该不是一批，但是3月份出去的明显点，如果更换制程引起问题，那确实在这里分析也没用，但是我还是希望问题处在我设计的纰漏上，这样最容易解决，否则就是要更换单片机平台，软件重新移植，还要重新测试稳定性，估计时间更长啊
你看STC的和STM8质量哪家会好点，如果后者好用的话我打算该一版试试 andyxu007 发表于 2014-7-22 13:23
嗯，595逐一输出低电平，单片机检测那3个管脚的输入就可以检测按键，现在的关键是595输出是5.1V多点，单 ...
595用来选通行信号么，然后列信号就是那3个输入口读是这样么？
595输出口直接接的这几个选通口？ myxiaonia 发表于 2014-7-22 14:03
595用来选通行信号么，然后列信号就是那3个输入口读是这样么？
595输出口直接接的这几个选通口？ ...
嗯，是这样的哦，您看我的原理图，就是这么接的 andyxu007 发表于 2014-7-22 13:59
说实话STC的技术支持就那个姚勇平一个人吧，我电话打了好多次，要么不接，要么大不通。批次应该不是一批 ...
先找他们确认下单片机有没有问题吧 然后再看看硬件改动能否解决问题， 用了几年的项目尽量不要去换了 换方案还要大量验证。 新案子尽量别选stc了 想要移植方便51内核的可以用中颖。至少技术支持比较给力 6.0ca瞬态抑制二极管的钳位电压最高超过10.3v。所以，如果你的电源有过冲，这个TVS根本没用。 本帖最后由 andyxu007 于 2014-7-22 14:35 编辑
xpxp 发表于 2014-7-22 14:14
6.0ca瞬态抑制二极管的钳位电压最高超过10.3v。所以，如果你的电源有过冲，这个TVS根本没用。 ...
但是这个TVS的动作电压没有这么高啊，只有6.67V左右，10V是最大钳位电压
如果这个部分有问题，那您觉得换动作电压更小的TVS是否可行？？ 你的按键板设计有问题，要加隔离电阻，防止多按键同时按下时，IO短路发生 edalab 发表于 2014-7-22 14:49
你的按键板设计有问题，要加隔离电阻，防止多按键同时按下时，IO短路发生 ...
{:sweat:} ，您的意思是隔离电阻就是在单片机的三个输入端串上电阻么，我不是很明白啊{:dizzy:} KEY_IN,KEY_OUT均串接100-200电阻后在接到单片机 edalab 发表于 2014-7-22 15:31
KEY_IN,KEY_OUT均串接100-200电阻后在接到单片机
开始我也以为会短路，其实只会短路595呀，奇怪的是595没坏，mcu却坏了。。。 myxiaonia 发表于 2014-7-22 15:37
开始我也以为会短路，其实只会短路595呀，奇怪的是595没坏，mcu却坏了。。。 ...
595基本没有坏过 本帖最后由 edalab 于 2014-7-22 16:03 编辑
你是如何扫描按键的？KEY_OUT0,KEY_OUT1,KEY_OUT2,其中一脚输出为0，一脚输出为1，这时有横向两健同时按下，会发生什么结果呢？
595工作在输入方式，引脚短路没有什么问题，安全起见串个电阻也无妨。 edalab 发表于 2014-7-22 15:49
你是如何扫描按键的？KEY_OUT0,KEY_OUT1,KEY_OUT2,其中一脚输出为0，一脚输出为1，这是因为同时有两健按下 ...
HC595轮询输出 keydata[]={0x7f, 0xef, 0xdf, 0xbf, 0xf7, 0xfb, 0xfd};，也就是同一时刻595只有一个输出低电平，
然后KEY_OUT三个管脚检测那个是低电平，配合软件来确定是那个按键，如果同时按下，高低电平直接短接{:sweat:} 因为干扰的原因，MCU的输入输出特性有可能发生改变，所以KEY_IN,KEY_OUT同时串接隔离电阻是安全的接法。 edalab 发表于 2014-7-22 16:11
因为干扰的原因，MCU的输入输出特性有可能发生改变，所以KEY_IN,KEY_OUT同时串接隔离电阻是安全的接法。 ...
多谢指教，我会听取您和其他坛友的建议，从静电和输入电流上来尝试改一版看看，这几天可能有退回的机器看看单片机短路的是否键盘的I/O也短路了，这样就能确定是否是这几个问题引起的，真希望不是单片机本身的问题，否则损失就大了 我看了下代码，程序里并没有进行端口输入配置，此时端口实际上为弱上拉准双向。
至于是不是因为端口短路 我仔细看了下STC的文件，是在一个为输出 另外一个为输入的状态下才会发生（并且是在配置输入的过程中）程序里没有对端口进行配置，所以 理论上不会出现这个问题，而且没有针对端口输出进行任何操作。仅仅是读取状态而已。 本帖最后由 luolj 于 2014-7-22 23:21 编辑
andyxu007 发表于 2014-7-22 17:12
我看了下代码，程序里并没有进行端口输入配置，此时端口实际上为弱上拉准双向。
至于是不是因为端口短路...
看了原理图，KEYOUT0,KEYOUT1,KEYOUT2与单片机间是直连的，静电打坏的几率会很大，以前没坏是运气好；
首先把TVS加在KEYOUT0,KEYOUT1,KEYOUT2处，静电是高压小能量，经过TVS吸收电压和能量就很小了，
然后在中间加上电阻，阻值劲量取大一点，以不影响高低电平逻辑为准，这样能够确保静电打不坏端口。
至于STC单片机内部短路是电源电压过高引起还是端口静电打坏引起，一时不好判断，
从34063没有损坏以及电源加了TVS SMBJ6.0A的情况来看，电源的嫌疑不大。 另外，楼主工控产品用STC，胆子有点大了。（这时有人会跳出来说某高铁上也用STC，性能杠杠的，我只能呵呵了！）
老姚的特点是把单片机设计当作软件开发一样，经常升级换版本，版本间没有任何更改说明；这是我以前用他家MCU时候发现的，当时12和11的芯片上的序列号表示版本的字段过一个月就不一样，89系列的版本号比较稳定，属于老产品，老姚一般不会没事干去更改，保守一点可以采用这个系列，一般不会出现大的问题。我之前的公司就主要使用89系列的STC单片机，使用起来基本上问题较少。
老姚现在想让用户使用新的15系列代替89系列，是因为新的15系列的制程线宽更细，一块晶圆上可以出更多数量的单片机芯片，因此生产成本最低，利润更高。
现在我早就离开以前那家公司了，也不再使用STC单片机了，以我以前使用的经验来看，老姚的产品版本稳定性：89>12>11>10>90>15。15系列正大量出新品的时候，小白鼠实验随时恭候大家。
楼主做工控，量也不大，其实不差单片机那几块钱，建议考虑一下microchip，只有他们家可以保证在很多恶劣环境都能扛得住，而且各型号的供货也比较稳定。芯片版本变更绝对会以文件的形式告诉你，Errata 等老姚不知为何物的东西可以直接从网站获取，用起来特别放心。
还记得当年把STC11F04用在一个产品上，可能由于自己设计水品有限，出现了一些不明原因的失效，一直没有找到原因，后来换了PIC16F716，一下就世界太平了，关键当时PIC16F716比STC11F04便宜，老姚的一个销售妹妹还追问我那个型号为什么不再定货，我回答她就是降到大客户价也不用了。 工控产品一年5K，也不算少了
出现问题的概率有多少？
看电源部分，设计的已经很严谨了，我一般都只用1只电感的。
其他的地方，看不出来什么问题，595我一般不会这样用了。
我一直用的5A60，没有发现什么问题，当然我的量比楼主少多了，十分之一吧。
建议还是去现场观察一下看看比较好。 luolj 发表于 2014-7-23 00:03
另外，楼主工控产品用STC，胆子有点大了。（这时有人会跳出来说某高铁上也用STC，性能杠杠的，我只能呵呵了 ...
非常感谢，您的意思是把tvs放在前面，后面再串电阻对么，对了tvs我用smaj5.0ca不知是否够，这管子的动作电压是6伏多点，不知管脚能否承受， 还有stc我确实怕了，想换平台考虑了stm8，不知这个单片机如何， luolj 发表于 2014-7-23 00:03
另外，楼主工控产品用STC，胆子有点大了。（这时有人会跳出来说某高铁上也用STC，性能杠杠的，我只能呵呵了 ...
我再请教您下，现在这种管脚电压比单片机电压高0.27左右的设计是否有隐患 顺便说一下11F04也在用的
最近弄了几片15的样品，也在测试中 谁叫你还在用STC，出来混早晚要还的 reynold007 发表于 2014-7-23 14:35
谁叫你还在用STC，出来混早晚要还的
{:funk:} 不是当初被蛊惑了么，觉得好用又强大，现在确实想该，用STM8不知是否靠的住，或者直接用PIC的， andyxu007 发表于 2014-7-23 09:17
非常感谢，您的意思是把tvs放在前面，后面再串电阻对么，对了tvs我用smaj5.0ca不知是否够，这管子的动作 ...
你理解的对，用smaj5.0ca就可以了， 如果这样整改后用户那边不再出问题了，就继续用这款11F60XE，毕竟你这个产品已经开发了很长时间没必要再重新设计，而且这颗MCU已经出了好多年了，现在老姚应该不会再去动手改设计吧。至于stm8，我没用过，不知道其抗干扰特性如何。你要注意的是不管用任何MCU，电源和外部接口的处理一样要保护到位，这样就算用个体质比较弱的MCU也不会出问题。当然，新的设计用microchip的PIC单片机，或者不差钱用飞思卡尔都是很可靠的。 andyxu007 发表于 2014-7-23 09:23
我再请教您下，现在这种管脚电压比单片机电压高0.27左右的设计是否有隐患 ...
这点压差一般没问题，我之前有个项目是税控机上的电路板，3.3V控制5V的外设，就用了电阻和二极管隔离了一下，没什么问题。 归根到底还是电源的干扰，板子的静电及干扰做的不够到位，反冲电压电流过猛；要解决板子抗干扰，防静电，抗纹波等因素 加电磁或光电隔离那些经常IO坏的。。 andyxu007 发表于 2014-7-22 13:59
说实话STC的技术支持就那个姚勇平一个人吧，我电话打了好多次，要么不接，要么大不通。批次应该不是一批 ...
最近我发现一些单片机IO，程式各别丢失，包括STC的，还有MA的，运行半年后工地反映过来的，当然也想不通，去现场才发现问题所在，那个地方雷雨天多，有时候一天打几次雷，工地供电，外壳，地线等施工没有按要求作。严重的时候雷雨天把接线的“标称过45A电流铜端子”都烧飞了。 打雷的威力，加图片： 接线端子是到外部的设备， 昨天收到几片坏的板子，发现大部分单片机短路的键盘接口也有一个管脚对地短路，有个别单片机短路的其他的I/O短路的情况也有，请大家帮我分析下，目前我的改法就是在电源输入端再加一个TVS，吧34063A换成LM2596(可能有些浪费，这个IC最大有3A的输出，实际上5V电流不会超过80MA），键盘I/O部分采用前面网友的建议，接TVS和电阻 此贴有养分，标记。我目前也遇到控制器异常重启的问题，十有八九是IO口被冲击了。 有碰到过新片子就短路的，再就是雷击导致的了 有碰到过新片子就短路的，再就是雷击导致的了 STC IO设计比较奇葩，会输出一个周期的强上拉，可能是这个原因打坏了上臂的MOSFET 在工控上，不管用MCU，键盘的输出输入我都会串个电阻，所有经过引线或排插外接的IO，全部有保护。
一般来说，8位机的晶元线比较宽，不容易坏IO，如果设计不当，则都会坏，如果是32位的MCU，则因为线宽窄很多，所以IO更加娇贵，要防护得更好才行。 luolj 发表于 2014-7-23 21:48
你理解的对，用smaj5.0ca就可以了， 如果这样整改后用户那边不再出问题了，就继续用这款11F60XE，毕竟你 ...
经过快一年的实践，我按照您的改法确实单片机再也没有烧掉过，只是碰到过几次TVS管损坏的情况，导致按键失灵，不过已经比原来好多了，但是TVS感觉好脆弱啊，呵呵，不知道能否加大功率用SMB封装的，是否能减少TVS损坏的概率，或者说我吧电阻接前面，后面在接TVS，或者说直接不要TVS管了，1K的电阻串在这里应该也会好很多了 此贴连续剧呀，，好贴。
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