單片機休眠-復(fù)位運行方式提高抗干擾能力

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

2、存在著死機、程序跑飛等致命缺陷，使它在許多重要場合的應(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、加硬件看門狗電路等，可使這一問題有較好的解決，但仍然存在問題：①看門狗動作時，意味著已經(jīng)出現(xiàn)了錯誤，且運行了一段時間，這在有些場合是不允許的；②有時程序出現(xiàn)死循環(huán)錯誤，但是剛好把看門狗控制環(huán)節(jié)包含進去，對于這樣的錯誤采用看門狗無法識別；③在檢測控制周期比較長的系統(tǒng)中，單片機花大量時間等待外設(shè)，執(zhí)行等待命令時同樣會受到干擾。針對這些情

3、況，我們在實踐中嘗試了主動復(fù)位的辦法，采用等間隔的脈沖或根據(jù)外部條件對單片機進行復(fù)位喚醒。每次復(fù)位后，單片機執(zhí)行相應(yīng)的程序，執(zhí)行完任務(wù)后及時進入休眠，等待下次復(fù)位。用此方法較好地解決了上述問題，并在農(nóng)用變壓器綜合保護器實驗中得到了較好的效果。下面以51系列單片機為例探討具體原理與實現(xiàn)方法，復(fù)位信號為高電平。1原理與實現(xiàn)方法1.1無條件定時復(fù)位法用定時器、專用時鐘芯片或其它脈沖產(chǎn)生器，按照設(shè)定的間隔定時產(chǎn)生復(fù)位信號。這種方法特別適合監(jiān)

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

5、.9s的時間休眠，程序受干擾的概率是全速運行時的110，整體抗干擾能力提高了10倍。②由于每1s無條件復(fù)位1次，一旦某次工作期間出現(xiàn)死機，在下次復(fù)位時肯定得以恢復(fù)。對于只是顯示的儀表，某1s偶然出現(xiàn)的讀數(shù)錯誤對下一次測量并沒有記憶，是可以承受的，屬“一過性”錯誤。這種定時復(fù)位相對于看門狗電路的優(yōu)點，一是把等待時間改為休眠狀態(tài)，縮短可能受干擾的時間；二是避免了恰好包含看門狗控制環(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。對于上述水輪或電表度盤產(chǎn)生的脈沖，可以使用施密特觸發(fā)器整形；對于記錄最大或最小值的儀器，可使用窗口比較器。為了實現(xiàn)調(diào)節(jié)的電子化，可以使用電子電位器，用單片機指令設(shè)定上下限。2.3復(fù)位周期與復(fù)位高電平時間圖3中，復(fù)位信號在高電平Tr期間，單片機處在復(fù)位狀態(tài)，程序不運行，抗干擾能力最強；高電平過后，單片機開始執(zhí)行程序。也就是說，復(fù)位信號的低電平Td期間是可供程序執(zhí)行的時間，這個時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、信號的高電平占空比非常重要。對于單純顯示儀表，復(fù)位周期決定數(shù)據(jù)刷新周期，低電平時間要大于檢測、送顯示的全部時間；否則，會出現(xiàn)永遠不能完整執(zhí)行程序的錯誤。單片機在Ts和Tr期間都能有效地抗干擾，但是最好還是把多余時間安排在Tr內(nèi)。當程序執(zhí)行時間較長，要求盡量縮短Tr時，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)位期間單片機的全部IO口變成高電平。也就是說，正常輸出為低的引腳，會按照

8、復(fù)位周期出現(xiàn)寬度為Tr的正脈沖。這個正脈沖會影響正常的輸出，有2個辦法處理：①在端子上并聯(lián)電容加以抑制，容量根據(jù)復(fù)位的Tr時間確定。減小Tr可以減小并聯(lián)電容。②把外圍電路設(shè)計成高電平無效。(2)容錯適當選取輸出端并聯(lián)電容的容量，可以實現(xiàn)容錯控制。在某個復(fù)位周期，因干擾輸出了錯誤電平。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；在下個周期，錯誤被糾正。因此，只要不是連續(xù)2個周期出錯，輸出是可容錯的。當然，這種方法會