单片机的可靠性与抗干扰论文

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1、单片机的可靠性与抗干扰第一章绪论单片机也叫做嵌入式微控制器，是指在一块芯片上集成了微处理器（CPU）、存储器、并串行输入/输出接口、定时器/计数器和中断控制器等部件。新型的单片机功能越来越多，速度越来越快，如内部集成了A/D转换器、脉宽调制器、CAN总路线、倍频及低功耗设计等电路。目前，单片机的品种繁多，由于MCS-51单片机具有结构体系完整、指令系统功能完善和内部寄存器的规范化等特色，另外与其配套的种类开发系统和种类软件也不例外比较完善，因此在中国的单片机市场上一直是主流芯片。单片机应用系统的可靠性取决于应用系统的抗干扰性能，而整个系统的抗干

2、扰性能取决于抗干扰的设计方法。单片机应用系统的硬件抗干扰设计是整个抗干扰设计的主要部分，也是抗干扰设计的基础。它必须为软件抗干扰设计提供良好的条件，因为再好的软件抗干扰技术也是由硬件的正常工作来保证的。本论文讲解单片机应用系统设计的可靠性设计与抗干扰问题的解决方法。如：系统的可靠性的设计方法。单片机应用系统软件抗干扰的设计方法。单片机应用系统硬件抗干扰的设计方法。在单片机应用系统中，硬件抗干扰是在单片机的外部采取的抗干扰措施，其方根措施有滤波、屏隔去耦接地自动复位与电源的监测电路等。与其他电子电路不同的是，单片机在内部也可以采取一些抗干扰措施，

3、这些措施有数字滤波、软件冗余、软件陷阱和软件看门狗等。在单片机应用系统的设计中，既可以采取软件抗干扰措施，也可以采取硬件抗干扰措施，有时也把两者结合起来用。具体采取哪种抗干扰措施，还应根据干扰源的具体情况而定。34单片机的可靠性与抗干扰第二章单片机的可靠性设计2．1可靠性可靠性设计是电子系统设计中的一项很重要指标。同样可靠性设计也是单片机应用系统的一项重要性能指标。可靠性由多种因素决定，其中干扰信号是影响可靠性的方根因素。干扰是指迭加在电源电压或正常工作信号电压上无用的电信号。干扰有多种来源：电网、空间电磁场、输入/输出通道等。干扰会影响传送信

4、息的正确性，扰乱程序的正常运行，甚至可能损坏系统的硬件。实时测控单片机应用系统的运行是在与外部环境的动态交换中进行的，内部的故障、外界的干扰都会导致系统的不稳定。因此，系统的可靠性关系到设计的成败问题。1．可靠度可靠度是在规定的环境条件下和规定的时间内完成规定功能的概率，是系统可靠性的量度。单片机应用系统的可靠度为指数型：失效率是单位时间内出现的失效次数，是系统试验研究的统计数据。常用元器件的失效率可参见器件手册。失效特性曲线如图1-1所示。曲线分为三段。(1)早期失效。(2)使用寿命期。(3)损耗失效期。Yt规定的失效率有效寿命损耗期图2-1

5、失效特性曲线34单片机的可靠性与抗干扰2．2提高可靠性的措施用单片机构成实时控制系统和数据采集系统时，最重要的一个基本要求是有很高的可靠性。因为一量系统出故障，出现数据采集错误，将造成生产过程的混乱，从而导致严重后果。因此，在系统设计过程中，对可靠性的设计应贯穿于每一个环节为了提高单片机应用系统的可靠性，可以采取以下几个措施。工艺设计其中包括选用高质量的元器件、电路设计、PCB板设计、接地与电磁兼容设计。元器件参数设计上留有余地，工艺严格把关，产品要进行例行试验。2.3硬件改进措施在设计上，用增加硬件来提高系统的可靠性，可采用以下两种措施。（1

6、）掉电保护。由于单片机应用系统所用的工业电网不稳定，会出现突然掉电现象。此时必须保存好现场的数据，待电压恢复正常，系统便能从掉电处继续执行程序。掉电保护是许多测量仪器、控制和通信设备必备的功能，有得提高系统的可靠性。进行掉电保护有几种方法：一是通过电源监测电路，在电源电压跌到某一数值之前，启动备用电源，把要保护的数据转移到非易失性存储器；二是把系统中的数据存在有备用电源供电的RAM中；三是直接把数据存在FLASH结构的声易失存储器中。（2）硬件故障自检功能。利用单片机应用系统自身具备的条件，可设计硬件故障自检功能。单片机应用系统一般应具有如下自

7、检功能：上电复位后，首先进行硬件自检，以声、光信号显示硬件工作是否正常；利用扩展的键盘来检查每一模块的功能：在程序运行中，可在程序的某些点上插入自检，并显示故障部分。2.4抗干扰的设计原则干扰是造成单片机应用系统故障的主要原因之一。因此抗干扰的设计也是单片机应用系统设计的首要问题。要进行抗干扰的设计，首先要了解干扰源。由于工业应用环境纷杂，要抑制、清除干扰必须白领形成干扰的三要素：干扰源、耦合通道长期存在接收设备，采用相应的抗干扰设计原则解决问题。干扰的来源单片机应用系统的干扰主要来自以下几个方面：34单片机的可靠性与抗干扰(1)外部干扰：主要

8、是来自电源的干扰。切断感性负载产生的瞬变电压脉冲、可控硅通断造成的浪涌等，工业电网瞬变干扰、电气设备的电弧和火花放电形成的高频电磁波干扰、空间中的各种