單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾應(yīng)用實(shí)例

本文在分析MAX813L工作原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)踐給出了其在51單片機(jī)系統(tǒng)中的具體抗干擾應(yīng)用實(shí)例。詳細(xì)介紹了硬件電路的工作原理和相應(yīng)的系統(tǒng)程序抗干擾編程方法。
[摘　要]　文章介紹了MAX813L的性能特點(diǎn)和工作原理，并給出了在51單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾中的具體應(yīng)用實(shí)例，詳細(xì)介紹了硬件連接電路和相應(yīng)的軟件抗干擾編程技巧。
[關(guān)鍵詞]　MAX813L；抗干擾；單片機(jī)
　　近年來，單片機(jī)以其體積小、價(jià)格廉、面向控制等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在各種工業(yè)控制、儀器儀表、設(shè)備、產(chǎn)品的自動(dòng)化、智能化方面獲得了廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性成為人們?cè)絹碓疥P(guān)注的重要課題。影響可靠性的因素是多方面的，如構(gòu)成系統(tǒng)的元器件本身的可靠性、系統(tǒng)本身各部分之間的相互耦合因素等。其中系統(tǒng)的抗干擾性能是系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)。

1　MAX813L芯片及其工作原理
1．1　芯片特點(diǎn)　　
· 加電、掉電以及供電電壓下降情況下的復(fù)位輸出，復(fù)位脈沖寬度典型值為200 ms。
· 獨(dú)立的看門狗輸出，如果看門狗輸入在1．6 s內(nèi)未被觸發(fā)，其輸出將變?yōu)楦唠娖健?br />· 1.25 V門限值檢測(cè)器，用于電源故障報(bào)警、電池低電壓檢測(cè)或＋5 V以外的電源監(jiān)控。
· 低電平有效的手動(dòng)復(fù)位輸入。
　　· 8引腳DIP封裝。
1．2　MAX813L的引腳及功能　　
1．2．1　MAX813L芯片引腳排列見圖1—1

1．2．2　各引腳功能及工作原理
（1）手動(dòng)復(fù)位輸入端
　　當(dāng)該端輸入低電平保持140 ms以上，MAX813L就輸出復(fù)位信號(hào).該輸入端的最小輸入脈寬要求可以有效地消除開關(guān)的抖動(dòng)。與TTL/CMOS兼容。
（2）工作電源端（VCC）：接+5V電源。
（3）電源接地端（GND）：接0 V參考電平。
（4）電源故障輸入端（PFI）
　　當(dāng)該端輸入電壓低于1．25 V時(shí)，5號(hào)引腳輸出端的信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖健?br />　?。?）電源故障輸出端
　　電源正常時(shí)，保持高電平，電源電壓變低或掉電時(shí)，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健?br />（6）看門狗信號(hào)輸入端（WDI）
　　程序正常運(yùn)行時(shí)，必須在小于1．6 s的時(shí)間間隔內(nèi)向該輸入端發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)，以清除芯片內(nèi)部的看門狗定時(shí)器。若超過1．6 s該輸入端收不到脈沖信號(hào)，則內(nèi)部定時(shí)器溢出，8號(hào)引腳由高電平變?yōu)榈碗娖健?br />（7）復(fù)位信號(hào)輸出端（RST）
　　上電時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生200 ms的復(fù)位脈沖；手動(dòng)復(fù)位端輸入低電平時(shí)，該端也產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)輸出。
（8）看門狗信號(hào)輸出端
　　正常工作時(shí)輸出保持高電平，看門狗輸出時(shí)，該端輸出信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖健?/p>

2　電路設(shè)計(jì)
2．1　基本工作原理　　
　　工業(yè)環(huán)境中的干擾大多是以窄脈沖的形式出現(xiàn)，而最終造成微機(jī)系統(tǒng)故障的多數(shù)現(xiàn)象為“死機(jī)”。究其原因是CPU在執(zhí)行某條指令時(shí)，受干擾的沖擊，使它的操作碼或地址碼發(fā)生改變，致使該條指令出錯(cuò)。這時(shí)，CPU執(zhí)行隨機(jī)拼寫的指令，甚至將操作數(shù)作為操作碼執(zhí)行，導(dǎo)致程序“跑飛”或進(jìn)入“死循環(huán)”。為使這種“跑飛”或進(jìn)入“死循環(huán)”的程序自動(dòng)恢復(fù)，重新正常工作，一種有效的辦法是采用硬件“看門狗”技術(shù)。用看門狗監(jiān)視程序的運(yùn)行。若程序發(fā)生“死機(jī)”，則看門狗產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，引導(dǎo)單片機(jī)程序重新進(jìn)入正常運(yùn)行。

　　此外，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)由于諸多大型用電設(shè)備的投入或撤出電網(wǎng)運(yùn)行，往往造成系統(tǒng)的電源電壓不穩(wěn)，當(dāng)電源電壓降低或掉電時(shí)，會(huì)造成重要的數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。若設(shè)法在電源電壓降至一定的限值之前，單片機(jī)快速地保存重要數(shù)據(jù)，將會(huì)最大限度地減少損失。
　　單片機(jī)的掉電工作方式電路原理圖如圖2—1所示：當(dāng)PD設(shè)置為1時(shí)，激活掉電方式，與非門輸出為低電平，時(shí)鐘發(fā)生器停止工作，單片機(jī)內(nèi)所有運(yùn)行狀態(tài)均被停止，只有片內(nèi)RAM和SFR中的數(shù)據(jù)被保存起來。在單片機(jī)系統(tǒng)中可借助于一定的外部附加電路監(jiān)測(cè)電源電壓，并在電源發(fā)生故障時(shí)及時(shí)通知單片機(jī)（如通過引發(fā)中斷來實(shí)現(xiàn)）快速保存重要數(shù)據(jù)，且斷開外圍設(shè)備用電電源，使整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的功耗降到最少。當(dāng)電源恢復(fù)正常時(shí)，取消掉電工作方式，通過復(fù)位單片機(jī)，使系統(tǒng)重新正常工作。