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从硬件方面谈单片机应用系统的抗干扰设计

更新时间: 2014-10-11 13:41:32来源: 粤嵌教育浏览量:2918

本文介绍几种实用的抗干扰措施,在硬件抗干扰方面阐述了供电系统的设计、电路板的合理布局以及输入干扰的抑制几个实例。解决单片机应用系统实时性强,干扰因素较多的问题。
      单片机应用系统的抗干扰设计是系统设计的重要内容之一,抗干扰性能的好坏将决定系统能否在复杂的电磁环境下稳定可靠地工作,从而决定了系统的实际使用价值。特别是在各种实时控制的远距离系统中,由于现场环境恶劣,干扰因素较多,系统不可避免地要受到其他电磁设备的干扰,若仅按常规设计就很难保证系统的正常运行。因此,抗干扰问题是设计者必须充分考虑和解决的,下面从硬件方面谈谈抗干扰设计。
  一、供电系统
  为了防止从电源系统引入干扰,首先采用交流稳压器保证供电系统的稳定性,防止电源的过压和欠压。其次,电源滤波和退耦是抑制电源干扰的主要方式,可将电源变压器的初级隔离起来,使混入初级的噪声干扰不致进入次级;使用隔离变压器滤掉高频噪声,低通滤波器滤掉工频干扰。
  当系统中使用继电器、磁带等电感设备时,数据采集的供电电路应与继电器的供电电路分开,以避免在供电线路之间的干扰,即如图1所示。
  对单片机系统的主机部分使用单独的稳压电路,必要时输入、输出供电分别采用DC-DC模块,避免各个部分之间的干扰。


  图1 分别供电的系统示意图

二、非EPROM芯片空间
  MCS-51有64K程序系统空间,一般除了EPROM芯片占用的地址外,还剩余大片未编程的EPROM空间。当PC跑飞进入这些空间时,读入数据为0FFH,对51系列而言,相当于指令MOVR7,A,将修改R7的内容。
  当CPU读程序存储器时,会产生一个PSEN的低电平信号,可利用该信号和EPROM的地址译码信号产生选通信号,引起一个空闲的中断,在中断服务程序中设置软件陷阱,将跑飞程序拉入正规。图2是一个实例。


  图2 非EPROM区程序陷阱实例

  此外,跑飞的程序在用户程序内部跳转时可用指令冗余技术加以解决,也可以设置软件陷阱,更有效地抑制程序跑飞。程序设计常采用模块化设计,模块化的程序是由一序列执行指令构成的,一般不能在这些指令串中间任意安排陷阱,否则正常执行的程序也可能被抓走,可以将陷阱指令分散放置在各模块之间的空余单元中。正常程序中不执行这些陷阱指令,但当程序跑飞一旦进入陷阱区,马上将程序拉回正确轨道。陷阱的多少视用户程序的大小而定,一般每1K字节有几个陷阱就够了。


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