單片機系統抗干擾應用實例

本文在分析MAX813L工作原理的基礎上，結合實踐給出了其在51單片機系統中的具體抗干擾應用實例。詳細介紹了硬件電路的工作原理和相應的系統程序抗干擾編程方法。
[摘　要]　文章介紹了MAX813L的性能特點和工作原理，并給出了在51單片機系統抗干擾中的具體應用實例，詳細介紹了硬件連接電路和相應的軟件抗干擾編程技巧。
[關鍵詞]　MAX813L；抗干擾；單片機
　　近年來，單片機以其體積小、價格廉、面向控制等獨特優點，在各種工業控制、儀器儀表、設備、產品的自動化、智能化方面獲得了廣泛的應用。與此同時，單片機應用系統的可靠性成為人們越來越關注的重要課題。影響可靠性的因素是多方面的，如構成系統的元器件本身的可靠性、系統本身各部分之間的相互耦合因素等。其中系統的抗干擾性能是系統可靠性的重要指標。

1　MAX813L芯片及其工作原理
1．1　芯片特點　　
· 加電、掉電以及供電電壓下降情況下的復位輸出，復位脈沖寬度典型值為200 ms。
· 獨立的看門狗輸出，如果看門狗輸入在1．6 s內未被觸發，其輸出將變為高電平。
· 1.25 V門限值檢測器，用于電源故障報警、電池低電壓檢測或＋5 V以外的電源監控。
· 低電平有效的手動復位輸入。
　　· 8引腳DIP封裝。
1．2　MAX813L的引腳及功能　　
1．2．1　MAX813L芯片引腳排列見圖1—1

1．2．2　各引腳功能及工作原理
（1）手動復位輸入端
　　當該端輸入低電平保持140 ms以上，MAX813L就輸出復位信號.該輸入端的最小輸入脈寬要求可以有效地消除開關的抖動。與TTL/CMOS兼容。
（2）工作電源端（VCC）：接+5V電源。
（3）電源接地端（GND）：接0 V參考電平。
（4）電源故障輸入端（PFI）
　　當該端輸入電壓低于1．25 V時，5號引腳輸出端的信號由高電平變為低電平。
　?。?）電源故障輸出端
　　電源正常時，保持高電平，電源電壓變低或掉電時，輸出由高電平變為低電平。
（6）看門狗信號輸入端（WDI）
　　程序正常運行時，必須在小于1．6 s的時間間隔內向該輸入端發送一個脈沖信號，以清除芯片內部的看門狗定時器。若超過1．6 s該輸入端收不到脈沖信號，則內部定時器溢出，8號引腳由高電平變為低電平。
（7）復位信號輸出端（RST）
　　上電時，自動產生200 ms的復位脈沖；手動復位端輸入低電平時，該端也產生復位信號輸出。
（8）看門狗信號輸出端
　　正常工作時輸出保持高電平，看門狗輸出時，該端輸出信號由高電平變為低電平。

2　電路設計
2．1　基本工作原理　　
　　工業環境中的干擾大多是以窄脈沖的形式出現，而最終造成微機系統故障的多數現象為“死機”。究其原因是CPU在執行某條指令時，受干擾的沖擊，使它的操作碼或地址碼發生改變，致使該條指令出錯。這時，CPU執行隨機拼寫的指令，甚至將操作數作為操作碼執行，導致程序“跑飛”或進入“死循環”。為使這種“跑飛”或進入“死循環”的程序自動恢復，重新正常工作，一種有效的辦法是采用硬件“看門狗”技術。用看門狗監視程序的運行。若程序發生“死機”，則看門狗產生復位信號，引導單片機程序重新進入正常運行。

　　此外，工業現場由于諸多大型用電設備的投入或撤出電網運行，往往造成系統的電源電壓不穩，當電源電壓降低或掉電時，會造成重要的數據丟失，系統不能正常運行。若設法在電源電壓降至一定的限值之前，單片機快速地保存重要數據，將會最大限度地減少損失。
　　單片機的掉電工作方式電路原理圖如圖2—1所示：當PD設置為1時，激活掉電方式，與非門輸出為低電平，時鐘發生器停止工作，單片機內所有運行狀態均被停止，只有片內RAM和SFR中的數據被保存起來。在單片機系統中可借助于一定的外部附加電路監測電源電壓，并在電源發生故障時及時通知單片機（如通過引發中斷來實現）快速保存重要數據，且斷開外圍設備用電電源，使整個應用系統的功耗降到最少。當電源恢復正常時，取消掉電工作方式，通過復位單片機，使系統重新正常工作。