如何對單片機(jī)進(jìn)行抗干擾設(shè)計

外時鐘是高頻的噪聲源，除能引起對本應(yīng)用系統(tǒng)的干擾之外，還可能產(chǎn)生對外界的干擾，使電磁兼容檢測不能達(dá)標(biāo)。在對系統(tǒng)可靠性要求很高的應(yīng)用系統(tǒng)中，選用頻率低的單片機(jī)是降低系統(tǒng)噪聲的原則之一。以8051單片機(jī)為例，最短指令周期1μs時，外時鐘是12MHz。而同樣速度的Motorola單片機(jī)系統(tǒng)時鐘只需4MHz，更適合用于工控系統(tǒng)。近年來，一些生產(chǎn)8051兼容單片機(jī)的廠商也采用了一些新技術(shù)，在不犧牲運(yùn)算速度的前提下將對外時鐘的需求降至原來的1/3。

低噪聲系列單片機(jī)

傳統(tǒng)的集成電路設(shè)計中，在電源、地的引出上通常將其安排在對稱的兩邊。如左下角是地，右下角是電源。這使得電源噪聲穿過整個硅片。改進(jìn)的技術(shù)將電源、地安排在兩個相鄰的引腳上，這樣一方面降低了穿過整個硅片的電流，一方面使外部去耦電容在PCB設(shè)計上更容易安排，以降低系統(tǒng)噪聲。另一個在集成電路設(shè)計上降低噪聲的例子是驅(qū)動電路的設(shè)計。一些單片機(jī)提供若干個大電流的輸出引腳，從幾十毫安到數(shù)百毫安。這些大功率的驅(qū)動電路集成到單片機(jī)內(nèi)部無疑增加了噪聲源。而跳變沿的軟化技術(shù)可消除這方面的影響，辦法是將一個大功率管做成若干個小管子的并聯(lián)，再為每個管子輸出端串上不同等效阻值的電阻。以降低di/dt。

時鐘監(jiān)測電路、看門狗技術(shù)與低電壓復(fù)位

監(jiān)測系統(tǒng)時鐘，當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)時鐘停振時產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位信號以恢復(fù)系統(tǒng)時鐘，是單片機(jī)提高系統(tǒng)可靠性的措施之一。而時鐘監(jiān)控有效與省電指令STOP是一對矛盾。只能使用其中之一。

看門狗技術(shù)是監(jiān)測應(yīng)用程序中的一段定時中斷服務(wù)程序的運(yùn)行狀況，當(dāng)這段程序不工作時判斷為系統(tǒng)故障，從而產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位。

低電壓復(fù)位技術(shù)是監(jiān)測單片機(jī)電源電壓，當(dāng)電壓低于某一值時產(chǎn)生復(fù)位信號。由于單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)本身對電源電壓范圍的要求越來越寬。電源電壓從當(dāng)初的5V降至3.3V并繼續(xù)下降到2.7V、2.2V、1.8V。在是否使用低電壓復(fù)位功能時應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用情況權(quán)衡一下。

軟件方面的措施

單片機(jī)本身在指令設(shè)計上也有一些抗干擾的考慮。非法指令復(fù)位或非法指令中斷是當(dāng)運(yùn)行程序時遇到非法指令或非法尋址空間能產(chǎn)生復(fù)位或中斷。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序是事先寫好的，不可能有非法指令或?qū)ぶ贰Ｒ欢ㄊ窍到y(tǒng)受到干擾，CPU讀指令時出錯了。

以上提到的是當(dāng)前廣泛使用的單片機(jī)應(yīng)該具有的內(nèi)部抗干擾措施。在選用單片機(jī)時，要檢查一下這些性能是否都有，以求設(shè)計出可靠性高的系統(tǒng)。

在應(yīng)用軟件設(shè)計方面，設(shè)計者都有各自的經(jīng)驗(yàn)。這里要提醒的是最后對不用的ROM要做處理。原則是萬一程序落到這里可以自恢復(fù)。
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