沈舒雨

摘要：隨著信息技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用也越來越廣泛，在我們生活的各個(gè)領(lǐng)域都有跡可循。大到導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置和飛機(jī)儀表的控制，小到計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊和工業(yè)自動(dòng)化以及自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、醫(yī)療器械，甚至是民用轎車以及攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)、電子寵物、程控玩具等的正常運(yùn)行都離不開單片機(jī)。但智能儀器儀表不同于普通的儀器儀表，做好它的抗干擾工作是十分重要的。為了更好地保障儀器儀表設(shè)備的運(yùn)行可靠性，我們必須要采取一定的抗干擾措施，在保障智能儀器儀表正常運(yùn)行的前提T.使輸出數(shù)據(jù)的精確性和可靠性都有所提高。因此，本文將首先介紹一下單片機(jī)的工作特點(diǎn)，在其重要性的基礎(chǔ)上研究智能儀器儀表中單片機(jī)的抗干擾措施，使智能儀器儀表運(yùn)行的穩(wěn)定性有所提高，使輸出結(jié)果的準(zhǔn)確性更加的可靠和精確。

關(guān)鍵詞：智能儀器儀表 單片機(jī) 抗干擾措施

智能儀器儀表的工作原理是不同于普通儀器儀表的。智能儀器儀表的元件數(shù)量較多，發(fā)熱量大，集成度高，一旦智能儀器儀表的抗干擾措施沒有做好，就會(huì)極大的影響設(shè)備工作的穩(wěn)定性。而對(duì)于普通的儀器要使得儀器儀表正常工作，我們只需要保證各個(gè)單元的元器件正常就好，當(dāng)普通儀器儀表在工作時(shí)，設(shè)備會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)要求來完成輸入量，如果碰到了干擾，它的影響只是暫時(shí)不能完成預(yù)先設(shè)計(jì)的輸入量，等設(shè)備恢復(fù)正常后仍可使用。所以，對(duì)于智能儀器儀表來說，它的單片機(jī)抗干擾工作是我們必須要重視的。

1 單片機(jī)在智能儀器儀表中的應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 高速的數(shù)據(jù)計(jì)算能力

我們都知道，完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有高速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)計(jì)算能力，而單片機(jī)在智能儀器儀表中的應(yīng)用也是如此。0.1-0.6秒是正常情況下智能儀器儀表計(jì)算和完成一個(gè)操作周期的所用時(shí)長(zhǎng)，但是如果碰到一些帶有函數(shù)計(jì)算等比較復(fù)雜、難度很高的計(jì)算，則還需要單片機(jī)有更加強(qiáng)大的功能，對(duì)它的要求也更加的高。因此，在此基礎(chǔ)上，單片機(jī)的抗干擾在其數(shù)據(jù)計(jì)算能力的精確性上顯的尤為重要。

1.2 強(qiáng)大的控制功能

作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一部分，單片機(jī)在智能儀器儀表中的應(yīng)用具有顯而易見的控制能力，準(zhǔn)確的監(jiān)控智能儀器儀表的各種參數(shù)，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。承擔(dān)著測(cè)量責(zé)任的微機(jī)，使大量的開關(guān)和數(shù)字電路有所簡(jiǎn)化，在微機(jī)中采用二進(jìn)制的方式來實(shí)現(xiàn)它的狀態(tài)位，包括測(cè)量完成檢測(cè)位以及啟動(dòng)控制位。而且，單片機(jī)隨著使用的廣泛，其種類也越來越多，具有布爾處理功能的MCS51的單片機(jī)在其原有功能上還增設(shè)了處理指令輸入輸出的功能，這些特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)也廣泛應(yīng)用在了智能儀器儀表中。

1.3 強(qiáng)大的1/O功能

智能儀器儀表內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，多種功能部2/4件組成了智能儀器儀表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由于單片機(jī)微機(jī)中的接口芯片使得智能儀器儀表設(shè)備的各功能部件可以運(yùn)轉(zhuǎn)得更加協(xié)調(diào)更加穩(wěn)定。正是由于單片機(jī)強(qiáng)大的功能使得智能儀器儀表的設(shè)備更加簡(jiǎn)化，這將使得設(shè)備的制造成本更加的經(jīng)濟(jì)，而強(qiáng)大的1/0功能要想充分有效的得到發(fā)揮，我們必須要關(guān)注單片機(jī)的抗干擾措施。

2 智能儀器中單片機(jī)抗干擾措施研究

智能儀器儀表中單片機(jī)抗干擾不能單一地依靠硬件來完成，還需要從軟件設(shè)計(jì)方面來進(jìn)一步提升抗干擾性能。因此，單片機(jī)的抗干擾措施研究必須從軟件和硬件兩方面人手。這里主要介紹軟件抗干擾中的軟件復(fù)位指令成余和硬件抗干擾措施中的抗電源干擾監(jiān)視定時(shí)器。

2.1 軟件復(fù)位

在單片機(jī)中，如果讓主控程序運(yùn)行循環(huán)時(shí)間短于定時(shí)器TO中斷時(shí)中斷的時(shí)間設(shè)定，這時(shí)候，主控程序中會(huì)正常運(yùn)行定時(shí)器的刷新操作，定時(shí)器溢出信號(hào)系統(tǒng)中斷的幾率會(huì)越來越小。但是如果程序丟失不受接后，主控系統(tǒng)是沒有辦法完成定時(shí)器的刷新操作的。這時(shí)候，定時(shí)器就會(huì)由于信號(hào)溢出而造成系統(tǒng)中斷，服務(wù)子程序的中斷會(huì)導(dǎo)致子程序的處理出現(xiàn)極大的錯(cuò)誤，通過定時(shí)器中斷服務(wù)，可以跳轉(zhuǎn)程序到最開始的地方，從而實(shí)現(xiàn)主控程序的再次執(zhí)行。以上整個(gè)操作就叫做軟件復(fù)位，但是采取定時(shí)器實(shí)現(xiàn)中斷軟件復(fù)位與硬件復(fù)位有著巨大差異。

2.2 指令成余

在系統(tǒng)執(zhí)行操作的過程中，如果系統(tǒng)的異常信號(hào)被監(jiān)視定時(shí)器檢測(cè)到，在系統(tǒng)復(fù)位的同時(shí)也會(huì)通過實(shí)時(shí)控制科學(xué)判斷系統(tǒng)能否繼續(xù)執(zhí)行各項(xiàng)操作。通常這個(gè)環(huán)節(jié)的判斷依據(jù)為RAM區(qū)的運(yùn)行參數(shù)，當(dāng)該項(xiàng)參數(shù)出現(xiàn)異?；蛘邠p壞時(shí)，系統(tǒng)就應(yīng)當(dāng)停止運(yùn)行。我們可以在程序設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)ζ鋵?shí)施多元品余設(shè)計(jì)這樣系統(tǒng)的抗干擾能力得到有效的改善，多元品余是指將各個(gè)參數(shù)均儲(chǔ)存在RAM不相靠近的多個(gè)單元，當(dāng)一個(gè)單元的工作受到影響時(shí)，其他單元仍能夠正常運(yùn)行，并且在準(zhǔn)確性上也有所保障。而且，冗余設(shè)計(jì)也可以運(yùn)用到一些重要性較高的程序字段中，使系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤的幾率更加的小。

2.3 抗電源干擾的措施

電源干擾一直是有單片機(jī)構(gòu)成的智能儀器儀表中的重大干擾之一。我們都知道當(dāng)我們接通或者斷開電源的瞬間會(huì)出現(xiàn)一些干擾脈沖，這些干擾脈沖會(huì)使單片機(jī)的運(yùn)行收到干擾，從而出現(xiàn)動(dòng)作失誤。這一問題在很早之前就被人們所關(guān)注以往我們都是通過增加隔離變壓器、低通電源濾波器以及交流穩(wěn)壓器來解決這些問題，但是在實(shí)際應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)，這些措施并不能完全解決掉電源干擾問題。在此基礎(chǔ)上，我們可以使用電源電壓監(jiān)視器，它的作用機(jī)理是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電源的瞬態(tài)欠壓以及瞬態(tài)脈沖，并且當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題的時(shí)候電源電壓檢測(cè)器可以及時(shí)的發(fā)出復(fù)位脈沖，使得單片機(jī)復(fù)位的同時(shí)也保護(hù)了數(shù)據(jù)的完整性，這一裝置很好的解決了智能儀器儀表中單片機(jī)受電源干擾的問題。通過調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)，在如今的市場(chǎng)上各種各樣的電源電壓監(jiān)視器層出不窮，隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)階段的電源電壓監(jiān)視器不僅可以起到電壓監(jiān)視的功能，還有很多新開發(fā)的功能領(lǐng)域，比如“看門狗”、“掉電檢測(cè)”以及“備用電池自動(dòng)轉(zhuǎn)換”等等為了使整個(gè)電路系統(tǒng)的穩(wěn)定性有所提升，我們?cè)谶x擇電路系統(tǒng)的元器件類型時(shí)要盡可能選擇高性能、低能耗的芯片，因?yàn)榇祟愋阅茌^好的芯片可以使得系統(tǒng)在運(yùn)作時(shí)的功耗和熱量都有所降低，從而更好的執(zhí)行一些列操作。

2.4 監(jiān)視定時(shí)器

隨著智能儀器儀表中單片機(jī)抗干擾措施的研究，，程序運(yùn)行監(jiān)視定時(shí)器被廣泛的應(yīng)用到智能儀器儀表中。這種被形象化得“看門狗”電路起到了很好的監(jiān)視作用，既可以讓單片機(jī)擺脫干擾的死循環(huán)也可以讓系統(tǒng)正確的完成一系列指令和操作。對(duì)于那些內(nèi)部含有監(jiān)視定時(shí)器的單片機(jī)，可以自動(dòng)監(jiān)視計(jì)數(shù)器的一系列活動(dòng)，一旦計(jì)數(shù)器溢出，“看門狗”就會(huì)及時(shí)的進(jìn)行一系列操作使其復(fù)位。而一些不帶看監(jiān)視定時(shí)器的單片機(jī)則需要從外部接入看門狗，以達(dá)到抗干擾效果。因此，監(jiān)視定時(shí)器在單片機(jī)抗干擾中發(fā)揮了很大的作用。

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