单片机应用系统的抗干扰技术

2.4 供电系统抗干扰措施

(1)使用交流稳压器，可防止电网过电压、欠电压干扰，保证供电的稳定性。

(2)变压器初次级用屏蔽层隔离，减少其间分布电容，提高共模抗干扰能力。

(3)低通滤波器可滤去干扰带来的高次谐波。

(4)整个系统采用分立式供电方式，分别对各部分进行供电。

(5)采用开关电源并提供足够的功率余量。

3 应用系统的软件抗干扰技术

系统出现错误或死机，可以通过手工复位、定时复位等方法来解决，也可以通过下面的方法来实现抗干扰。

3.1 在程序中插入空操作指令(指令冗余)

在程序执行过程中，CPU受到干扰后可能会将一些操作数当作指令码来执行，引起程序混乱，我们应尽快使程序纳入正轨。MCS51系列单片机指令不超过3 B，当程序弹飞到某一单字节指上时，能自动纳入正轨。当弹飞到某一双字节或三字节指令上时，有可能落到操作数上，继续出错。在软件设计时，应多采用单字节指令，并在一些关键地方插入NOP指令。如在双字节，三字节指令后面插入2条NOP指令。另外，在一些对程序流向起决定作用的指令之前插入两条NOP指令(如RET，RETI,ACALL，LCALL，SJMP，AJMP，LJMP，JZ，JNZ，JC，JNC，JB，JNB，JBC，CJNE，DJNZ)以保证弹飞的程序迅速纳入程序轨道。

3.2 采用软件陷阱

当CPU受干扰，造成程序弹飞到非程序区，此时软件冗余无能为力，可在非程序区设置拦截措施，使程序进人陷阱，强迫程序进入一个指定的地址，执行一段专门对程序出错进行处理的程序，软件陷阱由3条指令构成，其中ERR为指定地址：
NOP
NOP
LJMP ERR

软件陷阱常安排在下列4种地方：

(1)未使用的中断区。当干扰使未使用的中断开放．并激活这些中断时，就会引起程序混乱。如果在这些地方设置软件陷阱，就能及时捕捉到错误中断。假如MCS51系统中使用3个中断：INT0，INT1，T1，他们的中断子程序分别在PINT0，PINT1，PT1，T0和串行口不使用中断,中断向量区可以设置如下：

(2)未使用的大片ROM空间。对于未使用的ROM单元，正常状态下为OFFH，程序弹飞到这一区域后，如果不受新的干扰，将顺序执行，不再跳转。只要每隔一段区域设置一个软件陷阱，其他单元保持为0FFH不变，就一定能捕捉到弹飞到这里的程序。

(3)程序区。程序区由一串串执行指令构成，当程序执行到LJMP，SJMP，AJMP，RET等无条件转移类指令时，PC的值应发生正常的跳变，此时程序不可能继续往下顺序执行。若在这些指令后设置软件陷阱，就可拦截弹飞到这里的程序，而又不影响正常执行的流程。

(4)数据表格区。为了不破坏表格的连续性，可在数据表格区的尾部设置软件陷阱。软件陷阱安排在正常程序执行不到的地方，不影响程序执行的效率，在E2PROM容量允许的条件下，多设置软件陷阱有利而无害。

.3 睡眠抗干扰

有些单片机具有睡眠状态，在该状态下只有定时/计数系统和中断系统处于工作状态，这时CPU对系统三总线上出现的干扰不会作出任何反应，从而大大降低系统对干扰的敏感程度。在应用系统中，CPU很多情况下是在执行一些等待指令和循环检查程序。由于这时CPU虽没有重要工作，却是清醒的，很容易受干扰。可以让CPU在非正常工作时休眠，必要时再由中断系统来唤醒他，工作完再进入休眠状态。采用这种安排，CPU可以有60％以上的时间处于睡眠状态，从而使CPU受到随机干扰的威胁大大降低，同时也降低了CPU的功耗。

4"看门狗"技术

当程序飞到一个临时构成的死循环中或PC指针落到程序存储器芯片地址之外，冗余指令和软件陷阱对此无能为力，这时系统将完全瘫痪。这种情况下，只有复位。MCS96和8XC552等系列单片机内部有一个WDT监视定时器，是一个16位的计数器，输人为系统时钟，WDT被启动后，开始对时钟计数，计满溢出时，可使RESET端出现适当的复位信号，使系统复位，在正常情况下，为了防止WDT溢出并复位整个系统，可在程序中周期地用指令清WDT，当程序受到干扰而没有正常地定期清WDT时，WDT的溢出就会使系统复位，从而恢复运行。

图1中RST是外部复位引脚，是WDT启动引脚，为"0"时，"看门狗"启动而工作，对分频后的脉冲计数，当计满溢出时，使单片机及外围电路复位，编程时，为防止监视定时器T3溢出，需要不断对T3写入。MCS51单片机内部没有WDT，可以由外电路来实现，图2是用CD4060构成的看门狗电路。

4060计数频率由RT，CT决定，也可外接石英晶体，设实际运行的用户程序所需工作周期为T0；分频器计满时间为T，当T> 4060计数频率由RT，CT决定，也可外接石英晶体，设实际运行的用户程序所需工作周期为T0；分频器计满时间为T，当T>T0且系统工作正常时，程序每隔T0对4060清除一次，CD4060无计满输出信号，如系统工作