單片機控制系統(tǒng)的抗干擾優(yōu)化設(shè)計（電子機械論文）

目錄/提綱：……
一是為了判定動作或功能的正常性二是為了及時指出故障部位，縮短維修時間
四是軟件可靠性技術(shù)：單片機控制系統(tǒng)運行軟件是系統(tǒng)要實行的各項功能的具體反映
三是外部機械條件，如振動、沖擊等
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　　單片機控制系統(tǒng)的抗干擾優(yōu)化設(shè)計（電子機械論文）
　　【摘要】：在單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)過程中，不單要突出設(shè)備的自動化程度及智能性，另一方面也要重視控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。文章從系統(tǒng)受到干擾的主要原因和現(xiàn)象；系統(tǒng)可靠性設(shè)計的任務(wù)及方法等方面展開了說明及論述。
　　【關(guān)鍵詞】：單片機; 抗干擾; 控制狀態(tài); 冗余技術(shù)
　　隨著電子技術(shù)和微型計算機的迅速發(fā)展，促進了微型計算機控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。中小規(guī)模的單片機控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中的智能機電一體化產(chǎn)品得到了廣泛的應(yīng)用。在單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)過程中，我們不單要突出設(shè)備的自動化程度及智能性，另一方面也要重視控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，否則就無法體現(xiàn)控制系統(tǒng)的優(yōu)越性。
　　1. 系統(tǒng)受到干擾的主要原因和現(xiàn)象
　　由于單片機控制系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境往往是比較惡劣和
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　�。�4） 程序運行失常。單片機控制系統(tǒng)中程序計數(shù)器的正常工作，是系統(tǒng)維持程序正常運行的關(guān)鍵所在。如果外界干擾導(dǎo)致計數(shù)器的值改變，破壞了程序的正常運行。由于受到干擾后計數(shù)器的值是隨機的，因而導(dǎo)致程序混亂。通常的情況是程序?qū)?zhí)行一系列毫無意義的指令，最后進入"死循環(huán)"，這將使輸出嚴重混亂或系統(tǒng)失靈。
　　2. 系統(tǒng)可靠性設(shè)計的分析和方法
　　單片機控制系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性技術(shù)涉及到生產(chǎn)過程的方方面面，不僅與設(shè)計、制造、檢驗、安裝、維護有關(guān)，還與生產(chǎn)管理、質(zhì)量監(jiān)控體系、使用人員的專業(yè)水平與素質(zhì)有關(guān)。這里主要是從技術(shù)角度分析提高系統(tǒng)可靠性的最常用方法。
　　導(dǎo)致系統(tǒng)運行不穩(wěn)定的內(nèi)部因素主要有以下三點：
　　（1） 元器件本身的性能與可靠性。元器件是組成系統(tǒng)的基本單元，其特性好壞與穩(wěn)定性直接影響整系統(tǒng)性能與可靠性。因此，在可靠性設(shè)計當中，首要的工作是精選元器件，使其在長期穩(wěn)定性、精度等級方面滿足要求。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，電子元器件的可靠性不斷提高，現(xiàn)在小功率晶體管及中小規(guī)模ic芯片的實際故障大約為10*10-9/h。這為提高系統(tǒng)性能與可靠性提供了很好的基礎(chǔ)。
　　（2） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。包括硬件電路結(jié)構(gòu)和運行軟件設(shè)計。電路設(shè)計中要求元器件或線路布局合理以消除元器件之間的電磁耦合相互干擾，優(yōu)化的電路設(shè)計也可以消除或削弱外部干擾對整個系統(tǒng)的影響，如去耦電路、平衡電路等。同時也可以采用冗余結(jié)構(gòu)，也稱容錯技術(shù)或故障掩蓋技術(shù)，它是通過增加完成同一功能的并聯(lián)或備用單元〔包括硬件單元或軟件單元〕數(shù)目來提高系統(tǒng)可靠性的一種設(shè)計方法。當某些元器件發(fā)生故障時也不影響整個系統(tǒng)的運行。對于消減外部電磁干擾，可采用電磁兼容設(shè)計，目的是提高單片機系統(tǒng)在電磁環(huán)境中的適應(yīng)性，即能保持完成規(guī)定功能的能力。常用的抗電磁干擾的硬件措施有濾波技術(shù)、去耦電路、屏蔽技術(shù)、接地技術(shù)等。軟件是微機系統(tǒng)區(qū)別于其它通用電子設(shè)備的獨到之處，通過合理編制軟件可以進一步提高系統(tǒng)運行的可靠性。常用的軟件措施主要有：一是信息冗余技術(shù)，對單片機控制系統(tǒng)應(yīng)用而言，保持信號信息和重要數(shù)據(jù)是提高可靠性的主要方面。為防止系統(tǒng)故障等原因而丟失信息，常將重要數(shù)據(jù)或文件多重化，復(fù)制一份或多份"拷貝"，并存于不同空間，一旦某一區(qū)間或某一備份被破壞，則自動從其它部分重新復(fù)制，使信息得以恢復(fù)。二是時間冗余技術(shù)，為提高單片機控制系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性，可采用重復(fù)執(zhí)行某一操作或某一程序，并將執(zhí)行結(jié)果與前一次結(jié)果進行比較對照來確認系統(tǒng)工作是否正常。只有當兩次結(jié)果相同時，才被認可，并進行下一步操作。
　　若兩次結(jié)果不相同，可再次重復(fù)執(zhí)行一次，當?shù)谌谓Y(jié)果與前兩次之中的一次相同時，則認為另一結(jié)果是偶然故障引起的，應(yīng)剔除。若三次結(jié)果均不相同，則初步判定為硬件永久性故障，需進一步檢查。這種辦法是用時間為代價來換取可靠性，稱為時間冗余技術(shù)，也稱為重復(fù)檢測技術(shù)。三是故障自動檢測與診斷技術(shù)，對于復(fù)雜系統(tǒng)，為了保證能及時檢測出有故障裝置或單元模塊，以便及時把有用單元替換上去，就需要對 ……（未完，全文共3277字，當前僅顯示1656字，請閱讀下面提示信息。收藏《單片機控制系統(tǒng)的抗干擾優(yōu)化設(shè)計（電子機械論文）》）