单片机操控体系计划和运用履历
一、单片机体系软件的抗搅扰
通常来讲，窜入微机测控体系的搅扰，其频谱通常很宽，选用硬件抗搅扰办法，只能按捺某个频率段的搅扰，仍有一些搅扰会进入体系。因而，除了采纳硬件抗搅扰办法外，还要采纳软件抗搅扰办法。
1.仿照输入信号抗搅扰
叠加在体系仿照输入信号上的噪声搅扰，会致使较大的丈量过错。但因为这些噪声的随机性，能够经过数字滤波技能除掉虚伪信号，求去真值。常用办法如下：
（1）算术均匀滤波法算术均匀滤波法即是接连取N个值进行采样，然后求其均匀值。该办法习气于对通常具有随机性搅扰的信号进行滤波。这种滤波法的特征是：N值较大时，信号的滑润度好，但活络度低；当N值较小时，滑润度低，但活络度高。
（2）递推均匀滤波法
该办法是把N个丈量数据当作一个行列，行列的长度为N，每进行一次新的丈量，就把丈量效果放入队尾，而丢掉正本队首的一次数据。核算N个数据的均匀值。对周期性的搅扰，此办法有超卓的按捺效果，滑润度高，活络度低。但对偶发脉冲的搅扰按捺效果差。
（3）防脉冲搅扰均匀值滤波法
在脉冲搅扰比照严峻的场合，假定选用通常的均匀滤波法，则搅扰将会“均匀”到效果中去，故均匀值法不易消除因为脉冲搅扰而致使的过错。为此，在N个采样数据中，取掉最大值和最小值，然后核算N－2个数据的算术均匀值。为了加速丈量速度，N通常取值为4。
2.“死机”景象的打败
当搅扰经过总线或别的口线效果到CPU时，就会构成程序计数器PC值的改动，致使程序失调，使体系失控。因而，在计划单片机体系时，怎么发现CPU遭到搅扰，并尽或许无扰地使体系康复到正常作业状况是软件计划应思考的首要疑问。
不论何种操控体系，通常讲，死机景象都是不容许的。打败死机景象最有用的办法即是选用单片机工加了硬件看门狗电路后依然有死机景象，剖析要素，或许有以下方面：
（1）因为某种要素，程序失调后，看门狗电路尽管宣告了复位脉冲，但在程序刚刚正常还来不及宣告一个脉冲信号，此刻程序再次被搅扰，而这时看门狗电路已处于稳态，不能再宣告复位脉冲。
（2）程序进入死循环，在该死循环中，刚好又有看门狗监督I／O口上操作的指令。而该I／O口仍有脉冲信号输出，看门狗查看不到这种反常状况。
（3）在有严峻搅扰时，接连办法操控字有时会遭到损坏，致使接连封闭。
可见，只用硬件看门狗电路是无法确保单片机正常作业的。因而，可选用以下办法作为抵偿。
（1）软件“看门狗”的运用
选用守时器T0作为看门狗，将T0的接连界说为第一流接连。看门狗主张后，体系有必要及时改写T0的时刻常数。
（2）指令冗余技能
①NOP的运用
在8031单片机指令体系中悉数指令都不逾越3个字节。因而，在程序中接连刺进3条NOP指令，有助于下降程序计数器发作过错的概率。
②首要指令冗余
关于程序流向起抉择效果的指令（如RET，RETI，ACALL，LJMP，JZ等）和某些对体系作业状况有首要效果的指令（如SETBEA等）的后边，可重复写下这些指令，以确保这些指令的精的确施。
（3）软件圈套法
单片机体系程序跑飞意味着CPU施行禁绝确流程程序。而当乱飞程序进入非程序区，选用冗余技能无法使程序归入精确轨迹，此刻可选用软件圈套法，阻拦乱飞程序。软件圈套即是用引导指令（如LJMP）将扑获到的乱飞程序引向复位进口地址0000H，在此对程序进行犯错处理，使其归入正轨。
①软件圈套格局
NOP
NOP
LJMP0000H
②软件圈套组织未运用的接连区；
未运用的大片ROM空间；
程序区；
接连效劳程序区。
3.体系复位特征
单片机运用体系选用看门狗电路后，在必定程度上处理了体系死机景象，可是每次发作复位都使体系施行初始化，这在搅扰较强的状况下仍不能正常作业。一同体系尽管没有死机，但作业状况再三改动，这相同是不能忍受的。
志向的复位特征应当是：体系能够区别是初度上电复位（又称冷起动），仍是反常复位（又称热主张）。初度上电复位则进行悉数初始化，反常复位则不需要进行悉数初始化，测控程序不用从头开端施行，而应缺陷部位开端。
（1）上电象征的设定办法
①SP树立上电象征。
②PSW．5树立上电象征。
③内RAM树立上电象征。
（2）软件复位与接连激活象征
当体系施行接连效劳程序时，来不及施行RETI指令而受搅扰跳出该程序后，程序乱飞进程中由软件圈套或软件“看门狗”将程序引向0000H，显着这时刻断激活象征并未根除，这么就会使体系热主张时，不论接连象征是不是置位，都不会照应同级接连的恳求。因而，由软件圈套或“看门狗”捕获的程序必定要结束根除 MSC-51系列基地断激活象征，才华消除体系热主张后不照应接连的危险。
（3）程序失控后康复作业的办法
通常来说，主程序是由若干个功用模块构成，每个功用模块进口设置一个象征，体系缺陷复位后，可依据这些象征挑选进入相应的功用模块。这一点对一些主动化出产线的操控体系尤为首要。
总归，微机测控体系因为遭到严峻搅扰而发作程序乱飞、堕入死循环以及接连封闭等缺陷。体系经过冗余技能、软件圈套技能和“看门狗”技能等，使程序从头进入0000H单元，归入正轨。因缺陷而进入0000H后，体系要施行上电象征断定、RAM数据查看与康复、根除接连激活象征等一系列操作，抉择进口地址。
4.睡觉抗搅扰
在实习运用中，强搅扰的来历通常是体系自身，例如被控负载的接连状况改动等。而这种搅扰是可预知的，在软件计划时可采纳恰当办法避开。当体系接通或断开大功率负载时，暂停悉数数据搜集等作业。待搅扰往后，再康复进行。这比单纯在硬件上采纳抗搅扰办法要好的多。8031单片机中有一个电源操控寄存器 PCON。当PCON．0＝1时，8031单片机进入等候工33作状况。这时单片机时钟被封闭，悉数I／O口引脚均坚持进入等候作业办法前的状况，内部时钟依然继续供应接连体系守时／计数器和串行口、8031单片机现场（栈指针、程序计数器PC、状况字PSW、累加器ACC、内部RAM）和别的分外功用寄存器内容坚持不变。接连退出和硬件复位均可使8031单片机退出睡觉状况。
二、单片机体系中硬件抗搅扰计划
一个好的电路计划，应在计划进程中充沛思考抗搅扰性的恳求。剖析体系中或许致使搅扰的部件，采纳必要的硬件抗搅扰办法，按捺搅扰源、堵截搅扰传达路径。
1.按捺搅扰源常用办法
（1）给继电器线圈添加续流二极管，消除断电时发作的反电动势。
（2）在继电器接点两头并接火花按捺电路，（通常为RC串联电路，电阻通常为几～几十kΩ，电容为0．01μF）减小电火花影响。
（3）给电机加滤波电路，留心电容、电感连线要尽量挨近电机。
（4）电路板上每个IC要并接一个0．01～0．1μF高频电容，减小IC对电源的影响。留心高频电容的布线应挨近电源端，并尽量短，不然等于增大了电容的等效串联电阻，会影响滤波效果。
（5）防止90°折线，减小高频噪声发射。
（6）在可控硅两头并接RC按捺电路，减小可控硅噪声。
2.堵截搅扰传达路径办法
（1）充沛思考电源对单片机的影响。给单片机电源加滤波电路，减小电源噪声对单片机的搅扰。
（2）若用单片机的I／O口来操控电机等噪声器材，在I／O口与噪声源之间应加Ⅱ形滤波电路，或进行光电隔绝。
（3）留心晶振布线。晶振与单片机引脚尽量挨近，用地线把时钟区隔绝起来，晶振外壳接地并固定。
（4）电路板合理分区，如数字信号、仿照信号尽或许使搅扰源与活络器材远离。
（5）用地线将数字区与仿照区隔绝，数字地与仿照地别离，终究接在一点接于电源地。
（6）单片机和大功率器材的地线要独自接地，以减小彼此之间的搅扰。
（7）在单片机I／O口、电源线、电路板连线等要害本地运用抗搅扰元件，如磁环、电源滤波器、屏蔽罩等。
3.行进活络器材的抗搅扰功用
行进活络器材的抗搅扰功用是指从活络器材思考尽量减小对搅扰噪声的拾取，以及从不正常状况从速康复的办法。常用办法：
（1）布线时尽量削减回路面积，下降感应噪声；
（2）布线时电源线与地线尽量粗。除减小压降外，更首要的是下降耦合噪声；
（3）对单片机的放置I／O，不能悬空，应接地或电源，别的IC的放置口相同；
（4）加单片机硬件看门狗电路；
（5）满意恳求的条件下，尽量下降单片机晶振和选用低速数字电路；
（6）IC器材尽量直接焊在电路板上，少用IC座。

上一篇：三级拓展器电路缺陷剖析

下一篇：二极管伏安特性曲线图