單片機(jī)系統(tǒng)的故障重現(xiàn)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

串口SIO效應(yīng)

串口SIO效應(yīng)實(shí)驗(yàn)主要是看串口通訊是否出錯(cuò)。要觀察到這種故障現(xiàn)象，就必須讓單片機(jī)運(yùn)行串口通訊程序。由于51型單片機(jī)只有一個(gè)串口，而要使其進(jìn)行通訊，最少需要兩個(gè)串口，這就至少需要有兩套單片機(jī)系統(tǒng)，這將使設(shè)備和實(shí)驗(yàn)復(fù)雜化。在認(rèn)真研究串口工作原理后，終于找到了只用一個(gè)單片機(jī)模擬串口通訊的方案：把CPU的TXD和RXD短接，將TXD端發(fā)出的數(shù)據(jù)直接送入RXD進(jìn)行接收，使單片機(jī)工作于自發(fā)自收狀態(tài)，通過檢查接收與發(fā)送的數(shù)據(jù)是否相等判斷通訊是否正常。當(dāng)然，仍需采用循環(huán)等待技術(shù)，使通訊循環(huán)進(jìn)行，當(dāng)運(yùn)行正常時(shí)，在P1.1口產(chǎn)生脈沖信號(hào)，使紅色LED亮。如果通汛出現(xiàn)異常，數(shù)碼管將顯示出錯(cuò)信息，并將LED熄滅。

定時(shí)器CTC效應(yīng)

為使CTC工作失誤故障重現(xiàn)，可在主程序中加入允許CTC中斷的指令，使程序運(yùn)行時(shí)，CTC一直在工作，等待電磁脈沖來干擾。 定時(shí)器采用CPU內(nèi)部定時(shí)器0，工作方式為方式1。編寫CTC0的中斷子程序，與軟件計(jì)數(shù)器R0配合，在P1.1口產(chǎn)生一個(gè)方波信號(hào)，驅(qū)動(dòng)LED閃亮。主程序等待K按下指令，等待期間進(jìn)行干擾實(shí)驗(yàn)。如果LED閃亮異常，表明CTC工作不正常。以下為定時(shí)器0的中斷子程序：

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在設(shè)計(jì)該單片機(jī)系統(tǒng)以前，曾用一單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)做效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果只能觀察到死機(jī)現(xiàn)象。而將該系統(tǒng)用于效應(yīng)實(shí)驗(yàn)后，觀察到了硬件損壞、A/D轉(zhuǎn)換誤差增大、內(nèi)存數(shù)據(jù)改變、程序跳轉(zhuǎn)、死機(jī)、CTC工作失誤、串口通訊出錯(cuò)和程序存儲(chǔ)器E2PROM內(nèi)容被改寫等多種故障現(xiàn)象。通過大量、反復(fù)地實(shí)驗(yàn)，測(cè)出了各種故障出現(xiàn)的閾值，分析了故障出現(xiàn)的原因。

圖4是示波器記錄下的串口RXD引腳上的正常信號(hào)和通訊出錯(cuò)時(shí)的干擾波形。圖4表明，RXD上有很強(qiáng)的干擾信號(hào)，而且低電平被展寬了3～4倍。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及串口工作原理，得出申行通訊出錯(cuò)的原因有兩個(gè)：1.干擾使SIO電路工作失誤，如串口控制寄存器SCON內(nèi)容改變，發(fā)送或接收SBUF內(nèi)容改變等，這些都可能引起接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)不符，從而使通訊出錯(cuò);2.RXD線上的干擾信號(hào)使串行數(shù)據(jù)發(fā)生混亂，從而使接收數(shù)據(jù)出錯(cuò)。