软硬兼施提高单片机系统的可靠性

Titianyeer · 发表于 2016-8-16 10:12

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影响单片机可靠性因素除元器件失效外，就是干扰。提高系统的抗干扰能力，必须从以下三个方面采取措施。
一、单片机的抗干扰能力强
选择自身抗干扰能力强的单片机，对提高单片机系统的可靠性起到事半功倍的作用。
１．Ｉ／Ｏ口结构  单片机的Ｉ／Ｏ直接与外界相连，是引入干扰的重要途径。单片机Ｉ／Ｏ口的抗干扰措施是：输入口内带施密特触发器，中耐压输入缓冲，对大功率输出引脚采用小功率管并联技术等。２．系统时钟  在指令执行速度不变的前提下，尽量降低单片机外时钟的速度，降低外时钟的干扰。３．电源脚排列  将电源脚与地线脚排在相邻的位置上。４．时钟监视，低电压复位  注意了以上几方面的问题，就使单片机具有较强的自身抗干扰能力。
二、软件系统的可靠性设计
软件抗干扰措施是：开机自检、软件陷阱、设置程序运行状态标记、输出端口刷新、输入多次采样、软件“看门狗”等。
１．开机自检  开机自检程序通常包括对ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ口状态等的检测。２．软件陷阱  软件陷阱就是在程序存储器的未使用区域中，加上若干条空操作和无条件跳转指令，无条件跳转指令指向程序“跑飞”处理子程序的入口地址。如果程序跳到这些未用区域，就会执行无条件跳转指令，转到相应的“跑飞”处理程序。３．程序“跑飞”处理  在程序由软件陷阱检测到“跳飞”后，转入“跑飞”处理程序。“跑飞”处理程序判断“跑飞”处理影响的程度，根据影响程度的不同，决定是报警复位还是自动恢复现场。４．输出端口刷新  单片机的Ｉ／Ｏ口很容易受到外部信号的干扰而改变状态，在程序中周期性地添加输出端刷新指令，降低干扰的影响。５．输入多次采样  干扰对单片机的输入会造成输入信号瞬时采样的误差或误读。通常采取重复采样、加平均平均的方法排除干扰的影响。６．软件“看门狗”  “看门狗”是根据程序在运行指定时间间隔内未按时复位“看门狗”定时器，则判断程序运行出错。
三、硬件措施
１．接地的抗干扰处理  １）一点接地和多点接地：通常频率小于２ＭＨｚ时，采用一点接地，频率高于１０ＭＨｚ时，采用多点接地；２）数字地和模拟地分开接；３）交流地与信号地不共用；４）采用系统浮地，机壳接地。系统浮地是将系统电路的各个部分地线浮置起来，不与大地相连，但系统与地的绝缘电阻不能小于５０ＭΩ。传感器信号地采用浮空隔离，并可采用三线采样双层屏蔽浮地技术。２．屏蔽  采用屏蔽技术能有效地抑制来自电场和磁场的干扰。３．隔离  常用的隔离器件有光耦合器、继电器等。４．滤波  一个集成电路的电源引脚最好接一只０．１μＦ的滤波电容，系统的供电最好接电源滤波器。