單片機系統應用中的抗干擾措施
針對單片機系統應用中的干擾問題,介紹了幾種抗干擾措施,從而有效地提高了單片機系統運行可靠性。
關鍵詞:單片機;抗干擾;程序;軟件;硬件
Power Grid, Jiang men 529100, China)
通常防護措施如下:
(1)供電系統
在微機系統中,最嚴重的干擾來源為電源的污染。為了防止從電源系統引入的干擾,一是要將微機的供電與大功率的用電設備的電源分開,最好單獨供電;二是在單片機系統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,改善電源波形,提高單片機系統的抗干擾能力。
(2)輸入輸出通道
輸入輸出通道是單片機與傳感器、單片機與上位機以及單片機與執行機構之間的信息傳送的路徑。在微機系統中,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,從而保證單片機的工作環境,使整個系統正常運行。
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(2)輸入輸出通道
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2.1程序運行監視系統
程序運行監視系統又稱“看門狗”,是一種有效的防止微機系統死機的電路。部分單片機(80C552等)片內就包括“看門狗”電路;程序運行監視系統也可用專用硬件電路實現。一旦“看門狗”電路被啟動,在規定的時間內沒有收到CPU發出的清零脈沖,“看門狗”電路將向CPU發出“復位”脈沖。
2.2硬件標志
在很多工業控制系統中,系統的啟動是按一定的順序進行的,并且不允許設備中途重新按這個順序啟動。一旦單片機系統復位,必須準確判斷是否為上電復位。由于失控的程序常常會非法寫操作,因而軟件標志可靠性較低。在可靠性要求高的場合,通常設立硬件上電標志(圖2所示)。
程序運行監視系統又稱“看門狗”,是一種有效的防止微機系統死機的電路。部分單片機(80C552等)片內就包括“看門狗”電路;程序運行監視系統也可用專用硬件電路實現。一旦“看門狗”電路被啟動,在規定的時間內沒有收到CPU發出的清零脈沖,“看門狗”電路將向CPU發出“復位”脈沖。
2.2硬件標志
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(2)由于“看門狗”引起的系統復位。初始化程序檢查結果為硬件標志有效(圖2的D觸發器Q端保持為“0”),系統是異常復位。初始化程序將轉向異常處理程序。
由此可見,微機系統能夠準確的判斷出引起復位的原因,從而采取相應的處理程序,有效地提高了系統的可靠性。
由此可見,微機系統能夠準確的判斷出引起復位的原因,從而采取相應的處理程序,有效地提高了系統的可靠性。
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MCS-51指令系統中有部分雙字節和三字節指令,當程序彈飛落到這些指令的操作數上時,將把操作數當成指令,產生錯誤的結果。因而,在程序中重要的地方(如跳轉、調子程序)等插入兩條空操作指令,可攔截彈飛的程序并轉入正常。
3.2建立軟件陷阱
所謂“軟件陷阱”就是在程序中加入的一組用于攔截彈飛程序的程序段。它強行將程序轉向一個特定的地址,該地址放有出錯處理程序。如果將出錯處理程序的入口標號命名為“ERR”的話,通常軟件陷阱由以下三句話組成:
一旦彈飛的程序被攔截,立刻轉向錯誤處理程序。
3.3出錯處理程序
錯誤處理程序的共同點是先關閉中斷,防止事態擴大。對于有“看門狗”電路的系統來講,等待復位即可。而軟件復位和硬件“看門狗”復位不同。此時CPU片內的寄存器和I/O口狀態是不定的。所以錯誤處理程序在轉向程序起點前,要將CPU片內的各寄存器、已激活的中斷標志和I/O口“軟件”復位,進入初始狀態,再轉入程序起點。
3.4其他措施
在用單片機組成的控制系統中,調節量的輸出是不斷變化的。單片機系統受到干擾而異常復位后,RAM區中的標志單元、輸出量緩沖單元和I/O口的狀態都可能改變,不能作為系統復位后的狀態恢復數據。這時可以手動給定量作為當前控制器輸出量。這些措施可有效的減少單片機異常復位后對整個系統帶來的擾動。
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一旦彈飛的程序被攔截,立刻轉向錯誤處理程序。
3.3出錯處理程序
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- 抗干擾(34251)
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單片機系統硬件抗干擾的常用方法和單片機自身的抗干擾措施詳細介紹
影響單片機系統可靠安全運行的主要因素主要來自系統內部和外部的各種電氣干擾,并受系統結構設計、元器件選擇、安裝、制造工藝影響。這些都構成單片機系統的干擾因素,常會導致單片機系統運行失常,輕則影響產品質量和產量,重則會導致事故,造成重大經濟損失。
2020-06-07 11:33:486255
單片機系統抗干擾,軟件 VS 硬件哪個重要?
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2022-02-09 11:31:030
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2022-10-20 11:39:501
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2024-03-15 16:36:13125
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