智能电表设计中的抗干扰措施

电源与控制分两块板。在多用户智能电表中分三部分：电源板，主机控制板和电能采集传感器板。电源板包括变压器、整流、滤波、稳压等。控制板包括微处理器、显示驱动、看门狗电路、串行E2PROM、电能脉冲采集等。电能采集传感器板包括A、B、C三相上各用户的电能采集模块及其外围电路。对变压器的设计要求其漏磁要小，一般其空载电流不大于10mA，若仍不能满足要求，可变换变压器位置改变磁场方向，减小漏磁对小信号的影响。 印刷电路板应有良好的绝缘性，绝缘电阻大于1011ΩV。在电路设计中，必须严格保证强电与弱电的隔离，除了电路有直接连接外，100V以上的强电印刷布线与弱电印刷布线距离应大于4-5mm。数字地与模拟地应通过一点方式连接来提高抗干扰性能。 在每个印刷电路扳入口处的电源线与地线之间并接退耦电容。并接的电容应为一个大容量的电解电容(10～100μF)和一个0．01～0．1μF的非电解电窖，电路板上的大中规模IC要并接一个0．0lμF一0．1μF高频电容，以减小IC对电源的影响。注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电容的等效串联电阻，会影响滤波效果。 印刷线走线要科学，高压走线尽量短，尽量远离小信号走线。对于电能采集传感器板的印刷板布线要求一面走线．另一面铜铂既作电磁屏蔽用、又作地线用，以减少干扰信号。除了要根据电流大小，尽量加大导线宽度外，采取使电源线、地线走向与数据信息传送方向一致，将有助于增强抗噪声的能力。布线时避免小于90度折线，减少高频噪声发射。不要在印制板上留下空白铜箔层，因为它们可以充当发射天线或接收天线，因此可将它们接地以减小电磁干扰。 在线路无法排列或只有绕大圈才能走通的情况下，干脆用绝缘"飞线"连接，而不用印刷线，或采用双面印刷"飞线"或阻容元件直接跨接。 对印刷板上容易受干扰的信号线，不能与产生干扰或传递干扰的线路长距离平行铺设。必要时可在它们之间设置一根地线，以实现屏蔽。

当然，这些布线与布局的抗干扰设计一般不能由自动布线软件来实现，必须有设计者亲自参与并设计有关电路。

三、软件抗干扰设计

在提高硬件系统抗干扰能力的同时，软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视。因此，除了采取硬件抗干扰方法外，还要采取如下软件抗干扰措施。

(1)指令冗余技术

当指针受到干扰出现程序跑飞时，可能会出现将操作数数值改变及将操作数误当作操作码的情况。当"跑飞"到某双字节或三字节指令的操作数上时，会将操作数当作操作码，程序将出错，因此可在双字节和三字节指令之后插入两个或三个单字节NOP指令，这可保证其后的指令不被拆散。对程序流向起决定作用的指令(如浸水使柔软、RETI、ACALL、LCALL、LJMP、JZ、JNZ、JC、．INC等)和对系统工作状态起重要作用的指令(如SETB、EA等)之前插入两条NOP指令，可保证跑飞程序迅速纳入轨道；或者在其后面重复写上这些指令，以确保这些指令的正确运行。

(2)软件陷阱

当微处理器受到各种干扰时，若PC指针跳到非程序区，可能会陷入某种循环不能跳出。如果循环中无清WDT指令，在给定看门狗定时器条件下，经过一定时间 WDT起作用，将PC指针复位，工作恢复正常。如果循环中包含了清WDT的指令，则产生死机。对于后者可在非程序区放置软件陷阱加以解决。
软件陷阱有三条指令组成：

NOP NOP LJMP EER

安排软件陷阱的位置有：

未使用的中断区。如果设计的智能电表未使用全部的中断向量区，则可在剩余的中断区安排软件陷阱，以便能捕捉到错误的中断。 未使用的大片EPROM空间。对于单片机未编程的空间，其初始值为OFFH。OFFH对51指令来说，相当于单字节指令MOV R7，A。当程序跑飞入该区后，不仅无法迅速入轨，而且破坏R7的内容。因此在该区每隔一段地址设一个陷阱，就一定能捕捉到跑飞的程序。 在表格的最后安排陷阱。注意表格中不应被放入。 在程序区。前面曾指出，跑飞的程序在用户程序内部跳转时可用指令冗余加以解决，也可以设置一些软件陷阱，能更有效地抑制程序跑飞。可以将陷阱指令放置在各模块之间的空余单元里。在正常运行中不执行这些陷阱指令，一旦程序跑飞落入这些陷阱区，马上将乱飞的程序拉入正确轨道。由于软件陷阱都安排在正常程序执行不到的地方，故不会影响程序的执行效率。所以在EPROM容量允许的条件下，这种陷阱多一点为好。

(3)"看门狗"措施

如果跑飞的程序落入一个临时构成的死循环中时，冗余指令和软件陷阱都将无能为力，这时可以采用复位的方法使系统恢复正常。"看门狗"电路的功能就是对 CPU进行实时检测，当CPU落入死循环之后，能及时发现并使整个系统复位。在软件编程中，设置约1秒访问一次看门狗芯片，当程序跑飞或大于1．4秒(设置的超时时间)没有访问看门狗芯片，X5045将输出复位脉冲，直至程序正常运行。

(4)保证EEPROM数据写入的可靠性措施

需要注意的是，看门狗如果起作用说明程序计数器内容被破坏，因此其它寄存器或片内公羊的内容也有被破坏的可能，会导致把错误的数据写入EEPROM。在电表工作中，每产电量改变0．1度写入一次EEPROM，如果出现将错误的数据写入EEPROM,这是不允许的。采取以下措施可很好的解决此问题：