单片微机系统的抗干扰技术研究

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1、单片微机系统的抗干扰技术研究：随着单片微机的日益普及，应用领域的不断扩大，其抗干扰技术越来越受到系统设计人员的重视。该文以intel8031cpu为例，从硬件、软件两方面叙述了一些常用的抗干扰技术。　　关键词：单片机；硬件；软件；抗干扰　　：TP311：A：1009-3044(2011)20-4996-02　　单片微机已经广泛应用于工业控制、仪表、通讯及军事装备等众多领域。由于其应用、环境的差异，受到的干扰也各不相同。总的说来，对微机系统的干扰主要来自以下几个方面：　　1）电X的电源干扰　　工业控制领域，大型电机的开、关，电焊及各种电火花都可能引起对微机系统的干扰。　　2）

2、信号通道的干扰　　数据采集及实时控制系统中，对模拟量的输入、输出是必不可少的，输入通道及被控对象都可能产生干扰。　　3）空间的辐射干扰　　某些应用场合，如发射机、中频炉等周围，微机系统常常会受到辐射的干扰。　　4）地线干扰　　系统不合理接地，对微机系统也会造成干扰。　　当然，也有一些其它的原因产生的干扰。不论何种原因产生的干扰，其最终的表现形式都会造成微机系统的“死机”，控制紊乱。下面以intel8031cpu为例，说明硬件、软件的抗干扰方式及其原理。　　1硬件抗干扰措施　　对不同的干扰采用不同的抗干扰方法，如在设备的前端加上带屏蔽罩的低通滤波器抑制电源干扰等，这些文献1都

3、作了介绍，这里所要介绍的是在单片机系统设计时，电路上采用的一些措施。　　1.1“看门狗”的设计　　“看门狗”技术是电路设计中较常用的一种技术。　　如图1，计数器上电后一直处于计数状态，在计数器从0到溢出所需时间T内，程序控制I/O口对其复位。为了保证计数器不溢出，在编写程序时，要求在2T/3内复位“看门狗”。　　当程序受干扰“跑飞”，即cpu“死机”后，计数器溢出，重新启动cpu.。应用“看门狗”时必须注意下面两个问题：一是在cpu“死机”时，计数器的复位端无效；二是cpu的现场恢复问题。　　1.2监视CPU的地址空间　　在设计时，对I/O的扩展常用地址译码技术。有时译码输

4、出有富余端，即程序正常执行时，不被选通的译码器输出端。当这些输出端被选通时，虽然程序已经“跑飞”，但可以用系统外部中断0或1（系统不用时），可依据图2，将空闲的输出端接到cpu的中断口，依靠cpu的中断管理程序使cpu正常工作。　　我们知道，8031程序存储区与数据存储区是可以分开的，当应用程序编好后，程序用到的最高位地址是知道的，可以用一片GAL芯片监视程序存储区的地址，当cpu读程序的byte，由于cpu复位后总是从“0”地址执行，则程序地址不会超过2000H，如果cpu发出的地址超出2000H，而同时：/PESN端有效，则GAL发出复位信号。　　1.3应用外部RAM进

5、行现场保护　　在一些控制应用中，cpu被干扰后不允许从“0”地址执行，必须从断店执行，这就要求对一些重要的现场参数及程序进行状态进行保护。应用外部ＲＡＭ进行现场保护是一种较为常用的方法。　　在电路设计时，必须保证用于保护现场的RAM不会受到干扰。如图３是一种常见的电路。　　如图3，外部RAM用于保护现场，它的写操作受到cs及OVDPTR，＃4000；打开外部RAM的写锁存端　　MOVA，＃0；　　MOVXDPTR,A　　MOVDPTR,#2000H;保护现场　　：　　：　　MOVDPTR,#5000H　　MOVA,#0FFH;关闭外部RAM的写锁存端　　MOVXDPTR,A

6、　　这样，一旦CPU失控，CPU启动后可以从外部ＲＡＭ相应得位置读出参数，并恢复现场，从断点处执行程序，使人感觉不到CPＵ曾经出现过故障。　　2CPU的软件抗干扰措施　　上面介绍的抗干扰措施，是以外加硬件为前提的。在有些场合，在软件设计上采取一些措施也同样可以提高CPU的抗干扰能力。　　2.1超时复位　　8031CPU有两个16位内部定时器，当其空置时，则可以利用定时器的定时功能，监视程序的运行情况。以定时器0为例，说明其工作情况。　　ORG0BH；中断入口　　SJMPTIN0　　：　　：　　MOVTNOD,#11H;定时器初始化　　MOVTH0，＃0　　MOVTH0，＃0

7、　　SETBTR0;启动定时器0　　SETBET0;打开定时器0溢出中断　　SETBEA　　:　　TIN0:转入现场恢复程序　　这样,只要每隔一段程序插入MOVTH0,#0这条指令,定时器就不会溢出;当程序不正确时,定时器0则会溢出。CPU响应该中断，进行必要的处理。　　2.2插入空操作指令　　CPU程序“跑飞”，就是cpu不能读出有效的指令码，8031的大部分指令为单字节指令，即使程序“跑飞”，都不会引起程序紊乱。但对于一些双字节指令或多字节指令，则影响较大。为了有效的消除程序“跑飞”的影响，在一些多字节指令后，