智能儀器儀表中單片機的抗干擾措施探究

沈舒雨

摘要：隨著信息技術的發(fā)展，單片機的應用也越來越廣泛，在我們生活的各個領域都有跡可循。大到導彈的導航裝置和飛機儀表的控制，小到計算機的網(wǎng)絡通訊和工業(yè)自動化以及自動控制領域的機器人、醫(yī)療器械，甚至是民用轎車以及攝像機、全自動洗衣機、電子寵物、程控玩具等的正常運行都離不開單片機。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備的運行可靠性，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的工作特點，在其重要性的基礎上研究智能儀器儀表中單片機的抗干擾措施，使智能儀器儀表運行的穩(wěn)定性有所提高，使輸出結果的準確性更加的可靠和精確。

關鍵詞：智能儀器儀表 單片機 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，就會極大的影響設備工作的穩(wěn)定性。而對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單元的元器件正常就好，當普通儀器儀表在工作時，設備會根據(jù)預先設計要求來完成輸入量，如果碰到了干擾，它的影響只是暫時不能完成預先設計的輸入量，等設備恢復正常后仍可使用。所以，對于智能儀器儀表來說，它的單片機抗干擾工作是我們必須要重視的。

1 單片機在智能儀器儀表中的應用特點

1.1 高速的數(shù)據(jù)計算能力

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

1.2 強大的控制功能

作為計算機系統(tǒng)的一部分，單片機在智能儀器儀表中的應用具有顯而易見的控制能力，準確的監(jiān)控智能儀器儀表的各種參數(shù)，確保設備的正常運行。承擔著測量責任的微機，使大量的開關和數(shù)字電路有所簡化，在微機中采用二進制的方式來實現(xiàn)它的狀態(tài)位，包括測量完成檢測位以及啟動控制位。而且，單片機隨著使用的廣泛，其種類也越來越多，具有布爾處理功能的MCS51的單片機在其原有功能上還增設了處理指令輸入輸出的功能，這些特點優(yōu)勢也廣泛應用在了智能儀器儀表中。

1.3 強大的1/O功能

智能儀器儀表內部結構較為復雜，多種功能部2/4件組成了智能儀器儀表的內部結構，由于單片機微機中的接口芯片使得智能儀器儀表設備的各功能部件可以運轉得更加協(xié)調更加穩(wěn)定。正是由于單片機強大的功能使得智能儀器儀表的設備更加簡化，這將使得設備的制造成本更加的經濟，而強大的1/0功能要想充分有效的得到發(fā)揮，我們必須要關注單片機的抗干擾措施。

2 智能儀器中單片機抗干擾措施研究

智能儀器儀表中單片機抗干擾不能單一地依靠硬件來完成，還需要從軟件設計方面來進一步提升抗干擾性能。因此，單片機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)視定時器。

2.1 軟件復位

在單片機中，如果讓主控程序運行循環(huán)時間短于定時器TO中斷時中斷的時間設定，這時候，主控程序中會正常運行定時器的刷新操作，定時器溢出信號系統(tǒng)中斷的幾率會越來越小。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器的刷新操作的。這時候，定時器就會由于信號溢出而造成系統(tǒng)中斷，服務子程序的中斷會導致子程序的處理出現(xiàn)極大的錯誤，通過定時器中斷服務，可以跳轉程序到最開始的地方，從而實現(xiàn)主控程序的再次執(zhí)行。以上整個操作就叫做軟件復位，但是采取定時器實現(xiàn)中斷軟件復位與硬件復位有著巨大差異。

2.2 指令成余

在系統(tǒng)執(zhí)行操作的過程中，如果系統(tǒng)的異常信號被監(jiān)視定時器檢測到，在系統(tǒng)復位的同時也會通過實時控制科學判斷系統(tǒng)能否繼續(xù)執(zhí)行各項操作。通常這個環(huán)節(jié)的判斷依據(jù)為RAM區(qū)的運行參數(shù)，當該項參數(shù)出現(xiàn)異?；蛘邠p壞時，系統(tǒng)就應當停止運行。我們可以在程序設計的時候對其實施多元品余設計這樣系統(tǒng)的抗干擾能力得到有效的改善，多元品余是指將各個參數(shù)均儲存在RAM不相靠近的多個單元，當一個單元的工作受到影響時，其他單元仍能夠正常運行，并且在準確性上也有所保障。而且，冗余設計也可以運用到一些重要性較高的程序字段中，使系統(tǒng)發(fā)生錯誤的幾率更加的小。

2.3 抗電源干擾的措施

電源干擾一直是有單片機構成的智能儀器儀表中的重大干擾之一。我們都知道當我們接通或者斷開電源的瞬間會出現(xiàn)一些干擾脈沖，這些干擾脈沖會使單片機的運行收到干擾，從而出現(xiàn)動作失誤。這一問題在很早之前就被人們所關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，但是在實際應用中我們發(fā)現(xiàn)，這些措施并不能完全解決掉電源干擾問題。在此基礎上，我們可以使用電源電壓監(jiān)視器，它的作用機理是實時監(jiān)測系統(tǒng)電源的瞬態(tài)欠壓以及瞬態(tài)脈沖，并且當發(fā)現(xiàn)問題的時候電源電壓檢測器可以及時的發(fā)出復位脈沖，使得單片機復位的同時也保護了數(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受電源干擾的問題。通過調查我們發(fā)現(xiàn)，在如今的市場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)的功能領域，比如“看門狗”、“掉電檢測”以及“備用電池自動轉換”等等為了使整個電路系統(tǒng)的穩(wěn)定性有所提升，我們在選擇電路系統(tǒng)的元器件類型時要盡可能選擇高性能、低能耗的芯片，因為此類性能較好的芯片可以使得系統(tǒng)在運作時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)視定時器

隨著智能儀器儀表中單片機抗干擾措施的研究，，程序運行監(jiān)視定時器被廣泛的應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。對于那些內部含有監(jiān)視定時器的單片機，可以自動監(jiān)視計數(shù)器的一系列活動，一旦計數(shù)器溢出，“看門狗”就會及時的進行一系列操作使其復位。而一些不帶看監(jiān)視定時器的單片機則需要從外部接入看門狗，以達到抗干擾效果。因此，監(jiān)視定時器在單片機抗干擾中發(fā)揮了很大的作用。

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