單片機系統應用中的抗干擾措施

1主要干擾渠道及防護措施

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

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(lái)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(kāi)，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(xiàn)上的信息多為脈沖波和較弱的測量信號電壓，在長(cháng)線(xiàn)傳輸時(shí)會(huì )產(chǎn)生衰減、延時(shí)、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(huán)境，使整個(gè)系統正常運行。

(3)屏蔽和接地

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

2提高系統的容錯能力

為了提高系統的抗干擾能力，一是增強防護能力，盡量阻止干擾侵入；另一是增強容錯能力，及時(shí)發(fā)現侵入的干擾并迅速采取相應措施，將影響減到最小。

2.1程序運行監視系統

程序運行監視系統又稱(chēng)“看門(mén)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(mén)狗”電路；程序運行監視系統也可用專(zhuān)用硬件電路實(shí)現。一旦“看門(mén)狗”電路被啟動(dòng)，在規定的時(shí)間內沒(méi)有收到CPU發(fā)出的清零脈沖，“看門(mén)狗”電路將向CPU發(fā)出“復位”脈沖。

2.2硬件標志

在很多工業(yè)控制系統中，系統的啟動(dòng)是按一定的順序進(jìn)行的，并且不允許設備中途重新按這個(gè)順序啟動(dòng)。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(huì )非法寫(xiě)操作，因而軟件標志可靠性較低。在可靠性要求高的場(chǎng)合，通常設立硬件上電標志(圖2所示)。

硬件標志電路工作原理為(圖3)：當微機系統上電時(shí)，復位脈沖同時(shí)將“D”觸發(fā)器Q端置“1”。初始化程序檢查P4.1位為“1”，則執行冷啟動(dòng)程序，并通過(guò)P4.0向D觸發(fā)器發(fā)出時(shí)鐘脈沖，使Q端為“0”，完成硬件標記確認并建立軟件標志。微機系統投入正常運行后，一旦系統再次重新啟動(dòng)(熱啟動(dòng))，此時(shí)有兩種情況：

(1)按下“復位”鍵引起系統復位。由于在按下“復位”鍵的同時(shí)，將圖2的D觸發(fā)器Q端置“1”，初始化程序檢查結果為硬件標志無(wú)效而軟件標志有效，系統是正常復位，程序轉向熱啟動(dòng)。

(2)由于“看門(mén)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(fā)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(jiàn)，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。