單片機(jī)休眠-復(fù)位運(yùn)行方式提高抗干擾能力

1、單片機(jī)休眠單片機(jī)休眠復(fù)位運(yùn)行方式提高抗干擾能力復(fù)位運(yùn)行方式提高抗干擾能力摘要：介紹一種用休眠復(fù)位運(yùn)行方式提高單片機(jī)抗干擾能力的方法；分析其適用范圍，給出具體應(yīng)用電路；結(jié)合實(shí)例，分析這種運(yùn)行方式下硬件和軟件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位休眠抗干擾引言隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)的性能迅速提高，在運(yùn)算、邏輯控制、智能化方面顯示出非凡的優(yōu)勢(shì)，在很大程度上取代了原來(lái)由數(shù)字邏輯電路、運(yùn)算放大電路組成的檢測(cè)、控制電路，應(yīng)用非常廣泛。但由于它

2、存在著死機(jī)、程序跑飛等致命缺陷，使它在許多重要場(chǎng)合的應(yīng)用受到限制。在抗干擾方面的許多技術(shù)，比如設(shè)軟件陷阱、加硬件看門(mén)狗電路等，可使這一問(wèn)題有較好的解決，但仍然存在問(wèn)題：①看門(mén)狗動(dòng)作時(shí)，意味著已經(jīng)出現(xiàn)了錯(cuò)誤，且運(yùn)行了一段時(shí)間，這在有些場(chǎng)合是不允許的；②有時(shí)程序出現(xiàn)死循環(huán)錯(cuò)誤，但是剛好把看門(mén)狗控制環(huán)節(jié)包含進(jìn)去，對(duì)于這樣的錯(cuò)誤采用看門(mén)狗無(wú)法識(shí)別；③在檢測(cè)控制周期比較長(zhǎng)的系統(tǒng)中，單片機(jī)花大量時(shí)間等待外設(shè)，執(zhí)行等待命令時(shí)同樣會(huì)受到干擾。針對(duì)這些情

3、況，我們?cè)趯?shí)踐中嘗試了主動(dòng)復(fù)位的辦法，采用等間隔的脈沖或根據(jù)外部條件對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位喚醒。每次復(fù)位后，單片機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的程序，執(zhí)行完任務(wù)后及時(shí)進(jìn)入休眠，等待下次復(fù)位。用此方法較好地解決了上述問(wèn)題，并在農(nóng)用變壓器綜合保護(hù)器實(shí)驗(yàn)中得到了較好的效果。下面以51系列單片機(jī)為例探討具體原理與實(shí)現(xiàn)方法，復(fù)位信號(hào)為高電平。1原理與實(shí)現(xiàn)方法1.1無(wú)條件定時(shí)復(fù)位法用定時(shí)器、專(zhuān)用時(shí)鐘芯片或其它脈沖產(chǎn)生器，按照設(shè)定的間隔定時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。這種方法特別適合監(jiān)

4、測(cè)儀表。在實(shí)際運(yùn)行中，往往是用AD轉(zhuǎn)換器采樣輸入的模擬量，然后進(jìn)行存儲(chǔ)顯示。這一過(guò)程很快，但為了讀數(shù)穩(wěn)定，每秒數(shù)據(jù)更新不過(guò)1～2次，CPU的大量時(shí)間用于等待。如果讓CPU執(zhí)行完任務(wù)后直接進(jìn)入休眠，然后由外界復(fù)位喚醒它去執(zhí)行下一次操作，這就是定時(shí)復(fù)位法。這樣會(huì)使抗干擾能力大大增強(qiáng)，主要有2點(diǎn)：①休眠時(shí)，程序停止運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)PC指針紊亂引起的程序跑飛。如果工作與休眠的時(shí)間比例為1:9，也就是說(shuō)，1s內(nèi)有0.1s的時(shí)間用來(lái)檢測(cè)、送顯示，有0

5、.9s的時(shí)間休眠，程序受干擾的概率是全速運(yùn)行時(shí)的110，整體抗干擾能力提高了10倍。②由于每1s無(wú)條件復(fù)位1次，一旦某次工作期間出現(xiàn)死機(jī)，在下次復(fù)位時(shí)肯定得以恢復(fù)。對(duì)于只是顯示的儀表，某1s偶然出現(xiàn)的讀數(shù)錯(cuò)誤對(duì)下一次測(cè)量并沒(méi)有記憶，是可以承受的，屬“一過(guò)性”錯(cuò)誤。這種定時(shí)復(fù)位相對(duì)于看門(mén)狗電路的優(yōu)點(diǎn)，一是把等待時(shí)間改為休眠狀態(tài)，縮短可能受干擾的時(shí)間；二是避免了恰好包含看門(mén)狗控制環(huán)節(jié)的死循環(huán)。2.2外部條件復(fù)位把外部條件脈沖整形后送到復(fù)

6、位端子。對(duì)于上述水輪或電表度盤(pán)產(chǎn)生的脈沖，可以使用施密特觸發(fā)器整形；對(duì)于記錄最大或最小值的儀器，可使用窗口比較器。為了實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的電子化，可以使用電子電位器，用單片機(jī)指令設(shè)定上下限。2.3復(fù)位周期與復(fù)位高電平時(shí)間圖3中，復(fù)位信號(hào)在高電平Tr期間，單片機(jī)處在復(fù)位狀態(tài)，程序不運(yùn)行，抗干擾能力最強(qiáng)；高電平過(guò)后，單片機(jī)開(kāi)始執(zhí)行程序。也就是說(shuō)，復(fù)位信號(hào)的低電平Td期間是可供程序執(zhí)行的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間要大于每次程序的執(zhí)行周期。合理選擇復(fù)位周期和復(fù)位

7、信號(hào)的高電平占空比非常重要。對(duì)于單純顯示儀表，復(fù)位周期決定數(shù)據(jù)刷新周期，低電平時(shí)間要大于檢測(cè)、送顯示的全部時(shí)間；否則，會(huì)出現(xiàn)永遠(yuǎn)不能完整執(zhí)行程序的錯(cuò)誤。單片機(jī)在Ts和Tr期間都能有效地抗干擾，但是最好還是把多余時(shí)間安排在Tr內(nèi)。當(dāng)程序執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)，要求盡量縮短Tr時(shí)，可加入微分電路，如圖1中的C30、R26、D9。2.4輸出端子的處理(1)復(fù)位期間的正脈沖復(fù)位期間單片機(jī)的全部IO口變成高電平。也就是說(shuō)，正常輸出為低的引腳，會(huì)按照

8、復(fù)位周期出現(xiàn)寬度為T(mén)r的正脈沖。這個(gè)正脈沖會(huì)影響正常的輸出，有2個(gè)辦法處理：①在端子上并聯(lián)電容加以抑制，容量根據(jù)復(fù)位的Tr時(shí)間確定。減小Tr可以減小并聯(lián)電容。②把外圍電路設(shè)計(jì)成高電平無(wú)效。(2)容錯(cuò)適當(dāng)選取輸出端并聯(lián)電容的容量，可以實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制。在某個(gè)復(fù)位周期，因干擾輸出了錯(cuò)誤電平。由于電容的保持作用，在本周期內(nèi)尚不能使輸出變化到有效的電平；在下個(gè)周期，錯(cuò)誤被糾正。因此，只要不是連續(xù)2個(gè)周期出錯(cuò)，輸出是可容錯(cuò)的。當(dāng)然，這種方法會(huì)