单片机系统应用中的抗干扰措施

[09-12 16:02:55]   来源：http://www.88dzw.com  单片机学习   阅读：8370次

文章摘要：针对单片机系统应用中的干扰问题，介绍了几种抗干扰措施，从而有效地提高了单片机系统运行可靠性。工业生产中的干扰一般都以脉冲形式进入微机，干扰窜入系统的渠道主要有三条，即供电系统；过程通道；空间磁场。通常防护措施如下：(1)供电系统在微机系统中，最严重的干扰来源为电源的污染。为了防止从电源系统引入的干扰，一是要将微机的供电与大功率的用电设备的电源分开，最好单独供电；二是在单片机系统电源变压器的初级串接一低通滤波器(如图1所示)，有效阻止高次谐波串入系统，改善电源波形，提高单片机系统的抗干扰能力。(2)输入输出通道输入输出通道是单片机与传感器、单片机与上位机以及单片机与执行机构之间的信息传送的路径。

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　　针对单片机系统应用中的干扰问题，介绍了几种抗干扰措施，从而有效地提高了单片机系统运行可靠性。

　　工业生产中的干扰一般都以脉冲形式进入微机，干扰窜入系统的渠道主要有三条，即供电系统；过程通道；空间磁场。

　　通常防护措施如下：

　　(1)供电系统

　　在微机系统中，最严重的干扰来源为电源的污染。为了防止从电源系统引入的干扰，一是要将微机的供电与大功率的用电设备的电源分开，最好单独供电；二是在单片机系统电源变压器的初级串接一低通滤波器(如图1所示)，有效阻止高次谐波串入系统，改善电源波形，提高单片机系统的抗干扰能力。


　　(2)输入输出通道

　　输入输出通道是单片机与传感器、单片机与上位机以及单片机与执行机构之间的信息传送的路径。在微机系统中，传输线上的信息多为脉冲波和较弱的测量信号电压，在长线传输时会产生衰减、延时、畸变。信号隔离是抵抗外界干扰的必要而有效的措施，它隔断外界的共模电压和外界串入的电磁干扰，从而保证单片机的工作环境，使整个系统正常运行。

　　用钢板做机壳将单片机系统屏蔽起来，再将外壳接地，防止电磁干扰从空间侵入。

　　为了提高系统的抗干扰能力，一是增强防护能力，尽量阻止干扰侵入；另一是增强容错能力，及时发现侵入的干扰并迅速采取相应措施，将影响减到最小。

　　2.1程序运行监视系统

　　程序运行监视系统又称“看门狗”，是一种有效的防止微机系统死机的电路。部分单片机(80C552等)片内就包括“看门狗”电路；程序运行监视系统也可用专用硬件电路实现。一旦“看门狗”电路被启动，在规定的时间内没有收到CPU发出的清零脉冲，“看门狗”电路将向CPU发出“复位”脉冲。

　　2.2硬件标志

　　在很多工业控制系统中，系统的启动是按一定的顺序进行的，并且不允许设备中途重新按这个顺序启动。一旦单片机系统复位，必须准确判断是否为上电复位。由于失控的程序常常会非法写操作，因而软件标志可靠性较低。在可靠性要求高的场合，通常设立硬件上电标志(图2所示)。


　　(1)按下“复位”键引起系统复位。由于在按下“复位”键的同时，将图2的D触发器Q端置“1”，初始化程序检查结果为硬件标志无效而软件标志有效，系统是正常复位，程序转向热启动。

　　(2)由于“看门狗”引起的系统复位。初始化程序检查结果为硬件标志有效(图2的D触发器Q端保持为“0”)，系统是异常复位。初始化程序将转向异常处理程序。

　　由此可见，微机系统能够准确的判断出引起复位的原因，从而采取相应的处理程序，有效地提高了系统的可靠性。　　

　　在工业控制装置中，有一些重要的数据，像从键盘输入的控制目标值，P、I、D调节参数以及从上位机传送来的各种指令等，必须妥善保存。由于失控的程序常常非法进行写操作，使RAM区中重要的信息丢失。当微机系统重新启动后，必须正确恢复重要参数。因此，单片机系统设计中加入一片串行E2PROM芯片93C46。每次单片机系统设置完成后，程序自动将重要参数写入93C46。由于93C46具有上电禁写和软件禁写功能，因而数据保存可靠。

　　3.1使用空操作指令

　　MCS-51指令系统中有部分双字节和三字节指令，当程序弹飞落到这些指令的操作数上时，将把操作数当成指令，产生错误的结果。因而，在程序中重要的地方(如跳转、调子程序)等插入两条空操作指令，可拦截弹飞的程序并转入正常。

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