單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用中的抗干擾措施

1主要干擾渠道及防護(hù)措施

工業(yè)生產(chǎn)中的干擾一般都以脈沖形式進(jìn)入微機(jī)，干擾竄入系統(tǒng)的渠道主要有三條，即供電系統(tǒng)；過程通道；空間磁場。

通常防護(hù)措施如下：

(1)供電系統(tǒng)

在微機(jī)系統(tǒng)中，最嚴(yán)重的干擾來源為電源的污染。為了防止從電源系統(tǒng)引入的干擾，一是要將微機(jī)的供電與大功率的用電設(shè)備的電源分開，最好單獨(dú)供電；二是在單片機(jī)系統(tǒng)電源變壓器的初級串接一低通濾波器(如圖1所示)，有效阻止高次諧波串入系統(tǒng)，改善電源波形，提高單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾能力。

(2)輸入輸出通道

輸入輸出通道是單片機(jī)與傳感器、單片機(jī)與上位機(jī)以及單片機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的信息傳送的路徑。在微機(jī)系統(tǒng)中，傳輸線上的信息多為脈沖波和較弱的測量信號電壓，在長線傳輸時會產(chǎn)生衰減、延時、畸變。信號隔離是抵抗外界干擾的必要而有效的措施，它隔斷外界的共模電壓和外界串入的電磁干擾，從而保證單片機(jī)的工作環(huán)境，使整個系統(tǒng)正常運(yùn)行。

(3)屏蔽和接地

用鋼板做機(jī)殼將單片機(jī)系統(tǒng)屏蔽起來，再將外殼接地，防止電磁干擾從空間侵入。

2提高系統(tǒng)的容錯能力

為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，一是增強(qiáng)防護(hù)能力，盡量阻止干擾侵入；另一是增強(qiáng)容錯能力，及時發(fā)現(xiàn)侵入的干擾并迅速采取相應(yīng)措施，將影響減到最小。

2.1程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)

程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)又稱“看門狗”，是一種有效的防止微機(jī)系統(tǒng)死機(jī)的電路。部分單片機(jī)(80C552等)片內(nèi)就包括“看門狗”電路；程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)也可用專用硬件電路實(shí)現(xiàn)。一旦“看門狗”電路被啟動，在規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到CPU發(fā)出的清零脈沖，“看門狗”電路將向CPU發(fā)出“復(fù)位”脈沖。

2.2硬件標(biāo)志

在很多工業(yè)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的啟動是按一定的順序進(jìn)行的，并且不允許設(shè)備中途重新按這個順序啟動。一旦單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位，必須準(zhǔn)確判斷是否為上電復(fù)位。由于失控的程序常常會非法寫操作，因而軟件標(biāo)志可靠性較低。在可靠性要求高的場合，通常設(shè)立硬件上電標(biāo)志(圖2所示)。

硬件標(biāo)志電路工作原理為(圖3)：當(dāng)微機(jī)系統(tǒng)上電時，復(fù)位脈沖同時將“D”觸發(fā)器Q端置“1”。初始化程序檢查P4.1位為“1”，則執(zhí)行冷啟動程序，并通過P4.0向D觸發(fā)器發(fā)出時鐘脈沖，使Q端為“0”，完成硬件標(biāo)記確認(rèn)并建立軟件標(biāo)志。微機(jī)系統(tǒng)投入正常運(yùn)行后，一旦系統(tǒng)再次重新啟動(熱啟動)，此時有兩種情況：

(1)按下“復(fù)位”鍵引起系統(tǒng)復(fù)位。由于在按下“復(fù)位”鍵的同時，將圖2的D觸發(fā)器Q端置“1”，初始化程序檢查結(jié)果為硬件標(biāo)志無效而軟件標(biāo)志有效，系統(tǒng)是正常復(fù)位，程序轉(zhuǎn)向熱啟動。

(2)由于“看門狗”引起的系統(tǒng)復(fù)位。初始化程序檢查結(jié)果為硬件標(biāo)志有效(圖2的D觸發(fā)器Q端保持為“0”)，系統(tǒng)是異常復(fù)位。初始化程序?qū)⑥D(zhuǎn)向異常處理程序。

由此可見，微機(jī)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的判斷出引起復(fù)位的原因，從而采取相應(yīng)的處理程序，有效地提高了系統(tǒng)的可靠性。