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单片机控制系统的可靠性及电磁兼容

单片机控制系统的可靠性及电磁兼容

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  三、软件的抗干扰
  
  分析尽管在硬件的设计中人们处处防范,但对于强烈的干扰和偶然出现的因素作用依然会使干扰通过我们所未能低御的地方侵入单片机控制系统,此时干扰虽不一定导致硬件损坏,但亦会使系统工作紊乱从而使CPU产生误动作,同样会造成严重的后果。因此在软件设计上必须考虑到这一点,从软件上采取抗干扰措施,以提高系统自身的防御力。
  
  1.干扰对系统的危害
  
  干扰进入系统会引起以下几种可能情况的出现:
  
  (1)CPU中PC指针出错,程序正常的PC值成为干扰的随机数,使得程序走到一些未知的地方或进入某种死循环中,从而使系统失去控制。
  
  (2)RAM区遭到破坏,程序中的RAM区被随机数取代,而造成对读数据出现错误,同样使系统产生误动作或混乱。
  
  (3)干扰侵入微机系统的前向通道叠加在输入信号上,致使采样误差加大。
  
  2。软件中抗干扰的措施
  
  当系统受到干扰而使PC指针出错时,程序就会乱飞,使系统无法正常工作,因此必须在程序失控的状态下把乱飞的PC指针俘获并强行拉回到一个处理该故障的程序中,恢复被破坏的现场,回到受干扰之前的地址,使程序正常运行。
  
  (1)俘获失常程序
  
  有两种方法,一种是设置监视跟踪定时器(看门狗),使定时器的定时时间稍大于主程序正常运行一个循环的时间,而在主程序运行过程中执行一次定时器时间常数刷新,只要程序正常运行,定时器就会中断,而当程序失控,不能刷新时间常数时,使定时中断,利用定时中断程序使系统复位。

  另一种是常用的软件陷阱,当失控程序经过非程序区时被其捕获而送至干扰处理程序,如下一段程序:1258  其中EMI是处理干扰的复位子程序,把上面一段程序散布于非程序区的EPROM当中成为捕获失常PC指针的“陷阱”,只要干扰导致PC出错,一般都会落入陷阱之中。
  
  (2)RAM区数据的恢复措施
  
  常常采用冗余存储的方法来防止干扰对RAM的破坏,即在RAM区中相隔尽可能远的不同区域备份3~5份,由于RAM中数据的破坏一般是成片的,相隔较远的RAM区就使全部数据遭受破坏的可能性降低,使有的备份还是好的,从而用好的备份修复被破坏的RAM区,一般情况下有两种方法即设置标志法和3中取2表决法。前者在每一备份块当中间隔地插入几个标志如AAAAAH,以此来验证RAM区备份是否完好:而后者则将3份数据备份相比较,如有2份相同则认为这两份完好无损,但当三份均不相同则无法判断哪个备份未损。因此为保险起见,这两个方法可同时使用。
  
  (3)重入程序的设计方法
  
  对于功能块的程序在每一模块之前加一段号,当程序执行到该块时将段号装入某存储单元。在处理干扰的复位程序中将此地址赋给PC,再恢复数据区RAM后即可从受干扰的断点处继续执行程序。  
  
  单片机控制系统的抗干扰问题是微型计算机控制系统中的一个重要的实际问题,在其所控制的系统本身工作时就可能产生强烈的电磁干扰,这就使得系统应尽量做到万无一失,否则因此而产生的后果轻则使系统工作异常,数据错误,重则损失设备,浪费投资,因此应对此方面进行更深入的研究,本文所讨论的各种方法不一定全面,因此实际应用当中的情况要复杂的多,人们所采用的方法也多种多样,应视具体情况而定。



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