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    軟硬兼施提高單片機系統的可靠性

    影響單片機可靠性因素除元器件失效外,就是干擾。提高系統的抗干擾能力,必須從以下三個方面采取措施。

    一、單片機的抗干擾能力強

    選擇自身抗干擾能力強的單片機,對提高單片機系統的可靠性起到事半功倍的作用。

    1.I/O口結構 單片機的I/O直接與外界相連,是引入干擾的重要途徑。單片機I/O口的抗干擾措施是:輸入口內帶施密特觸發器,中耐壓輸入緩沖,對大功率輸出引腳采用小功率管并聯技術等。2. 系統時鐘 在指令執行速度不變的前提下,盡量降低單片機外時鐘的速度,降低外時鐘的干擾。3. 電源腳排列 將電源腳與地線腳排在相鄰的位置上。4. 時鐘監視,低電壓復位 注意了以上幾方面的問題,就使單片機具有較強的自身抗干擾能力。

    二、軟件系統的可靠性設計

    軟件抗干擾措施是:開機自檢、軟件陷阱、設置程序運行狀態標記、輸出端口刷新、輸入多次采樣、軟件“看門狗”等。

    1. 開機自檢 開機自檢程序通常包括對RAM、ROM、I/O口狀態等的檢測。2. 軟件陷阱 軟件陷阱就是在程序存儲器的未使用區域中,加上若干條空操作和無條件跳轉指令,無條件跳轉指令指向程序“跑飛”處理子程序的入口地址。如果程序跳到這些未用區域,就會執行無條件跳轉指令,轉到相應的“跑飛”處理程序。3. 程序“跑飛”處理 在程序由軟件陷阱檢測到“跳飛”后,轉入“跑飛”處理程序!芭茱w”處理程序判斷“跑飛”處理影響的程度,根據影響程度的不同,決定是報警復位還是自動恢復現場。4. 輸出端口刷新 單片機的I/O口很容易受到外部信號的干擾而改變狀態,在程序中周期性地添加輸出端刷新指令,降低干擾的影響。5. 輸入多次采樣 干擾對單片機的輸入會造成輸入信號瞬時采樣的誤差或誤讀。通常采取重復采樣、加平均平均的方法排除干擾的影響。6. 軟件“看門狗” “看門狗”是根據程序在運行指定時間間隔內未按時復位“看門狗”定時器,則判斷程序運行出錯。

    三、硬件措施

    1. 接地的抗干擾處理 1)一點接地和多點接地:通常頻率小于2MHz時,采用一點接地,頻率高于10MHz時,采用多點接地;2)數字地和模擬地分開接;3)交流地與信號地不共用;4)采用系統浮地,機殼接地。系統浮地是將系統電路的各個部分地線浮置起來,不與大地相連,但系統與地的絕緣電阻不能小于50MΩ。傳感器信號地采用浮空隔離,并可采用三線采樣雙層屏蔽浮地技術。2. 屏蔽 采用屏蔽技術能有效地抑制來自電場和磁場的干擾。3. 隔離 常用的隔離器件有光耦合器、繼電器等。4. 濾波 一個集成電路的電源引腳最好接一只0.1uF的濾波電容,系統的供電最好接電源濾波器。

     
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