51單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾應(yīng)用實例

2．2　硬件實現(xiàn)電路圖
　　圖2—2給出了MAX813L在單片機(jī)系統(tǒng)中的典型應(yīng)用線路圖。此電路可以實現(xiàn)上電、瞬時掉電以及程序運行出現(xiàn)“死機(jī)”時的自動復(fù)位和隨時的手動復(fù)位；并且可以實時地監(jiān)視電源故障，以便及時地保存數(shù)據(jù)。
　　本電路巧妙地利用了MAX813L的手動復(fù)位輸入端。只要程序一旦跑飛引起程序“死機(jī)”，端電平由高到低，當(dāng)變低超過140 ms，將引起MAX813L產(chǎn)生一個200 ms的復(fù)位脈沖。同時使看門狗定時器清0和使引腳變成高電平。也可以隨時使用手動復(fù)位按鈕使MAX813L產(chǎn)生復(fù)位脈沖，由于為產(chǎn)生復(fù)位脈沖端要求低電平至少保持140ms以上，故可以有效地消除開關(guān)抖動。
　　該電路可以實時地監(jiān)視電源故障（掉電、電壓降低等）。圖2—2中R1的一端接未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電源。電源正常時，確保R2上的電壓高于1．26 V，即保證MAX813L的PFI輸入端電平高于1.26 V。當(dāng)電源發(fā)生故障，PFI輸入端的電平低于1．25 V時，電源故障輸出端電平由高變低，引起單片機(jī)中斷，CPU響應(yīng)中斷，執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，保護(hù)數(shù)據(jù)，斷開外部用電電路等。

3　抗干擾程序設(shè)計
3．1　程序運行“死機(jī)”及相應(yīng)對策
程序正常運行時，由主程序在小于1．6 s的時間間隔內(nèi)周期性地從P1．7端向MAX813L的WDI輸入端發(fā)送一個脈沖信號，以清除芯片內(nèi)部的看門狗定時器。實現(xiàn)指令為：
RST－PRG：SETB　P1．7
NOP　　　　　
CLR　P1．7
若超過1．6 s該輸入端收不到脈沖信號，則內(nèi)部看門狗定時器溢出，8號引腳由高電平變?yōu)榈碗娖?。引起MAX813L產(chǎn)生一個200 ms的復(fù)位脈沖。同時使看門狗定時器清0和使引腳變成高電平。
　　需要引起注意的是，整個單片機(jī)系統(tǒng)完成復(fù)位后，在PC指針的指引下整個程序?qū)?000H地址處重新開始初始化運行，而這在很多情況下是不允許的（如連續(xù)的工藝流程），為此必須采取相應(yīng)的措施。首先在對單片機(jī)系統(tǒng)完成復(fù)位后，程序應(yīng)該先判斷是開機(jī)運行（冷啟動）還是運行過程中“死機(jī)”之后的重新加載運行（熱啟動）。因為一般情況下在這兩種啟動方式下，系統(tǒng)程序在進(jìn)入主流程前所要做的工作往往不同。如冷啟動后，系統(tǒng)程序在初始化程序中往往要進(jìn)行系統(tǒng)資源的自檢以及將各外圍設(shè)備設(shè)置為相應(yīng)的待機(jī)狀態(tài)等。而熱啟動后往往不再對系統(tǒng)的資源自檢，同時應(yīng)盡量避免對各外圍設(shè)備修改設(shè)置，只是對單片機(jī)系統(tǒng)本身的一些資源進(jìn)行必要的設(shè)置工作。其次，在大多數(shù)情況下，我們總可以把一個連續(xù)的過程分解開來，把它變成一個個獨立的子過程（狀態(tài)）組成的連續(xù)過程。在主程序運行過程中，適時保存相應(yīng)狀態(tài)和該狀態(tài)下的相關(guān)參數(shù)。這樣當(dāng)程序運行出現(xiàn)“死機(jī)”，在MAX813L作用下系統(tǒng)復(fù)位和初始化后，將首先查詢事先保存的狀態(tài)參數(shù)，然后根據(jù)此參數(shù)決定程序的流向。同時把該狀態(tài)下事先保存的參數(shù)取出，對系統(tǒng)外圍設(shè)備進(jìn)行必要的恢復(fù)設(shè)置工作和引導(dǎo)程序繼續(xù)運行。根據(jù)這一思想設(shè)計的系統(tǒng)程序流程圖如圖3—1所示。
3．2　電源故障及相應(yīng)對策　　
　　當(dāng)電源發(fā)生故障時，引起單片機(jī)中斷，CPU響應(yīng)中斷，執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，保護(hù)數(shù)據(jù)，斷開外部用電電路等。為了做到這一點，必須把中斷優(yōu)先級（PX0）設(shè)為最高，特別是系統(tǒng)中還有其它中斷時，更應(yīng)如此。中斷優(yōu)先級的設(shè)置可通過中斷優(yōu)先寄存器IP實現(xiàn)，此外還要設(shè)置中斷允許寄存器IE的總允許位（EA）及外部中斷0中斷允許位（EX0）。實現(xiàn)指令為：

SETB　IP．0　　　??；設(shè)置PX0＝1
SETB　IE．7　　　??；設(shè)置EA＝1　　
SETB　IE．0　　　??；設(shè)置EX0＝1

　
　　至于中斷源的觸發(fā)方式。如果選擇電平觸發(fā)，則中斷擦除時必須外加輔助電路，否則中斷不能正常執(zhí)行；如果選擇跳變觸發(fā)，當(dāng)端出現(xiàn)負(fù)跳變時，CPU內(nèi)部硬件自動置位中斷標(biāo)志IE0，CPU響應(yīng)中斷，通過向量地址轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序時IE0被硬件清0。所以基于上述分析，必須選用跳變觸發(fā)方式。觸發(fā)方式由定時器控制寄存器TCON中的IT0位決定。實現(xiàn)指令為：
SETB　TCON．0
　　設(shè)計好中斷服務(wù)程序?qū)τ谙到y(tǒng)的連續(xù)可靠運行具有重要意義。在中斷服務(wù)程序中，先保存重要數(shù)據(jù)到片內(nèi)RAM（掉電時由備用電源供電，相應(yīng)實現(xiàn)電路未畫出）。發(fā)出控制信號斷開外圍設(shè)備，最后把電源控制寄存器PCON的PD位置1，激活掉電工作方式，中斷返回。中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)如下（其中R0代表保存的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的緩沖區(qū)首址，DPTR代表要保存的數(shù)據(jù)在外部RAM中的緩沖區(qū)首址，R1代表要保存的數(shù)據(jù)字節(jié)量）：
INT0：MOVX　A，＠DPTR　 ；保存數(shù)據(jù)
MOV?。繰0，A
INC　R0　　　　　　　??；內(nèi)存緩沖區(qū)指針加1
INC　DPTR　　　　　　??；外存緩沖區(qū)指針加1
DJNZ　R1，INT0　　　 ??；保存完？沒完，繼續(xù)保存
SETB　PCON．1　　　　?。患せ畹綦姺绞?BR>RET1　　　　

4　結(jié)束語
本系統(tǒng)巧妙地利用MAX813L芯片，實現(xiàn)了單片機(jī)系統(tǒng)的看門狗電路、電源故障監(jiān)視電路和手動、自動復(fù)位電路，電路結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計合理。結(jié)合本文給出的程序抗干擾設(shè)計方案，可有效地解決程序運行中出現(xiàn)的“死機(jī)”現(xiàn)象和電源故障帶來的不利影響。在我們設(shè)計氮化鎵半導(dǎo)體薄膜生長工藝流程實時監(jiān)控系統(tǒng)中實際運行表明：該方案設(shè)計合理，運行可靠，抗干擾能力強(qiáng)，達(dá)到了滿意的使用效果，并且可推廣應(yīng)用到其它的單片機(jī)控制系統(tǒng)中去。