单片机控制系统地抗干扰优化设计 - 银河星月电子科技信息网

单片机控制系统地抗干扰优化设计银河星月电子科技信息网

更新时间：2012-5-20

摘要：1214信息标准
21913信息标准
【摘要】：<>STRON在单片机控制系统地设计张发过程中，不单要突出设备地自动化程度及智能性，另一方面也要重看控制系统地工作稳定性。文章从系统受到干扰地主要原因与现象；系统可靠性设计地任务及办法等方面展张了说明及论述。
【关键词】：单片机; 抗干扰; 控制状态; 冗余技术<>FONT>
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1214信息标准
21913信息标准
【摘要】：<>STRON在单片机控制系统地设计张发过程中，不单要突出设备地自动化程度及智能性，另一方面也要重看控制系统地工作稳定性。文章从系统受到干扰地主要原因与现象；系统可靠性设计地任务及办法等方面展张了说明及论述。
【关键词】：单片机; 抗干扰; 控制状态; 冗余技术<>FONT>
　　随着电子<>A>技术与微型计算机<>A>地迅速进展，促进了微型计算机控制技术地迅速进展与广泛应用。中小法模地单片机控制系统在工业<>A>分娩及日常生活中地智能机电一体化产品得到了广泛地应用。在单片机控制系统地设计张发过程中，我们不单要突出设备地自动化程度及智能性，另一方面也要重看控制系统地工作稳定性，不则就无法体现控制系统地优越性。
　　
　　１. 系统受到干扰地主要原因与现象<>STRON
　　因为单片机控制系统应用系统地工作环境<>A>往往是比较恶劣与复杂地，其应用地可靠性、安全性就成为一个非常突出地问题。单片机控制系统应用必须加期稳定、可靠地运办，不则将导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，甚至造成大大地损失。
　　影响单片机控制系统应用地可靠、安全运办地主要因素是来自系统内部与外部地各种电气干扰，以及系统结果设计、元器件选择、安衣、制造工艺与外部环境条件等。这些因素对控制系统造成地干扰后果主要表现在下述几个方面。
　　（１）数据采集误差加大。干扰侵入单片机控制系统测量单元模拟信号地输入通道，叠加在有用信号之上，会使数据采集误差加大，特别是当传感器输出弱信号时干扰更加严重。
　　（２）控制状态失灵。微机输出地控制信号常依赖某些条件地状态输入信号与这些信号地逻辑<>A>处理结果。若这些输入地状态信号受到干扰，引入虚假状态信号，将导致输出控制误差加大，甚至控制失常。
　　（３）数据受干扰发生变化。单片机控制系统中，因为RA写地，故在干扰地侵害下，RA计数器，串办口等）地工作状态等。
　　（４）程序运办失常。单片机控制系统中程序计数器地正常工作，是系统维持程序正常运办地关键所在。假如外界干扰导致计数器地值改变，破坏了程序地正常运办。因为受到干扰后计数器地值是随机地，因而导致程序混乱。通常地情况是程序将执办一系列毫无意义地指令，最后进入"死循环"，这将使输出严重混乱或系统失灵。
　　
２. 系统可靠性设计地解析与办法<>STRON
　　单片机控制系统应用地可靠性技术涉及到分娩过程地方方面面，不仅与设计、制造、检验<>A>、安衣、维护有关，还与分娩管理<>A>、质量监控体系、使用人员地专业水平与素质有关。这里主要是从技术角度解析提高系统可靠性地最常用办法。<>P> 33258 信息标准
　导致系统运办不稳定地内部因素主要有以下三点：
　　（１）元器件本身地性能与可靠性。元器件是组成系统地基本单元，其特性好坏与稳定性直接影响整系统性能与可靠性。因此，在可靠性设计当中，第一要地工作是精选元器件，使其在加期稳定性、精度等级方面满足要求。随着微电子<>A>技术地进展，电子元器件地可靠性不断提高，现在小功率晶体管及中小法模h。这为提高系统性能与可靠性提供了很好地基础。
　　（２）系统结构设计。包括硬件电路结构与运办软件设计。电路设计中要求元器件或线路布置合理以消除元器件之间地电磁耦合相互干扰，优化地电路设计也可以消除或削弱外部干扰对整个系统地影响，如去耦电路、平衡电路等。同时也可以采用冗余结构，也称容错技术或故障掩盖技术，它是通过增加完成同一功能地并联或备用单元〔包括硬件单元或软件单元〕数目来提高系统可靠性地一种设计办法。当某些元器件发生故障时也不影响整个系统地运办。对于消减外部电磁干扰，可采用电磁兼容设计，目地是提高单片机系统在电磁环境<>A>中地适应性，即能保持完成法定功能地能力。常用地抗电磁干扰地硬件措施有滤波技术、去耦电路、屏蔽技术、接地技术等。
　　软件是微机系统差别于其它通用电子设备地独到之处，通过合理编制软件可以进一步提高系统运办地可靠性。常用地软件措施主要有：一是消息冗余技术，对单片机控制系统应用而言，保持信号消息与重要数据是提高可靠性地主要方面。为防止系统故障等原因而丢失消息，常将重要数据或文件多重化，复制一份或多份"拷贝"，并存于不同空间，一旦某一区间或某一备份被破坏，则自动从其它部分重新复制，使消息得以恢复。二是时间冗余技术，为提高单片机控制系统应用地可靠性，可采用重复执办某一操作或某一程序，并将执办结果与前一次结果进办比较对照来确认系统工作是不正常。只有当两次结果相同时，才被认可，并进办下一步操作。
　　若两次结果不相同，可再次重复执办一次，当第三次结果与前两次之中地一次相同时，则认为另一结果是偶然故障引起地，应剔除。若三次结果均不相同，则初步判定为硬件永久性故障，要进一步检查。这种办法是用时间为帮钱来换取可靠性，称为时间冗余技术，也称为重复检测技术。三是故障自动检测与诊断技术，对于复杂系统，为了保证能及时检测出有故障衣置或单元模块，以便及时把有用单元替换上去，就要要对系统进办在线测试与诊断。这样做地目地有两个：一是为了判定动作或功能地正常性；二是为了及时指出故障部位，缩短维修时间。四是软件可靠性技术：单片机控制系统运办软件是系统要实办地各项功能地具体反演。软件地可靠性主要标志是软件是不真实而准确地描述了要实现地各种功能。因此对分娩工艺过程地了解程度直接关系到软件地编写质量。提高软件可靠性地前提条件是设计人员对分娩工艺过程地深入了解，并且使软件易读、易测与易修改。五是失效保险<>A>技术：有些重要系统，一但发生故障时希望整个系统应处于安全或保险状态。此外，还有常见地数字滤波、程序运办监看及故障自动恢复技术等。
　　（３）安衣与检试。元器件与整个系统地安衣与检试，是保证系统运办与可靠性地重要措施。尽管元器件选择严格，系统整体设计合理，但安衣工艺粗糙，检试不严格，仍然达不到预期地效果。
　　导致系统运办不稳定地外因是指单片机控制系统所处工作环境中地外部设备或空间条件导致系统运办地不可靠因素，主要包括以下几点：一是外部电气条件，如电源电压地稳定性、强电场与磁场等地影响；二是外部空间条件，如温度、湿度，空气清洁度等；三是外部机械<>A>条件，如振动、冲击等。
　　为保证系统可靠工作，必须创造一个良好地外部环境。例如：采取屏蔽措施、远离产生强电场干扰地设备；加强通风以降低环境温度；安衣紧固以防振动等。
　　元器件地选择是根本，合理安衣检试是基础，系统设计是办法，外部环境是保证，这是可靠性设计遵循地基本准则，并贯穿于系统设计、安衣、检试、运办地全过程。为实现这些准则，必须采取相应地硬件或软件方面地措施，这是可靠性设计地根本任务。
　　中小法模地单片机控制系统在张发过程中，结合实际应用中地工作环境，采用以上地系统抗干扰优化设计地措施与办法，基本能有效地提高单片机系统地工作稳定性，充分地体现单片机控制系统在不增加控制成本<>A>地情况提高机电设备地自动化性能与智能性地优越所在。
　　
　　参考文献
　　[１] 胡连柱, 姜宝山. 简析单片机软硬件地抗干扰设计技术, 安徽电子消息职业技术学院学报, ２００５，０１.
　　[２] 徐明龙, 王赤虎. 利用单片机实现地模拟信号与数字信号单线混合传输, 电子设计应用, ２００４, １.
　　[３] 董文武. 微机接口技术, 中国水利<>A>水电出版社, ２００１, ９.
　　[４] 徐梅. 单片机系统常用抗干扰措施, 高校实验室工作研究, ２００６, ４.[<>FONT><>P>

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