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和大家共享单片机抗干扰设计的好文献 |
| 来源：21ic 作者：liguilin 栏目：单片机 |
| 和大家共享单片机抗干扰设计的好文献 智能电表的抗干扰设计 天津轻工业学院96信箱(天津 300222) 严新忠 [摘要]本文通过智能电表受电网干扰的实例,解决的方法, 揭示了单片机受干扰的机理,介绍了如何验证各种抗干扰措施的效果, 给出了智能电表有效的抗干扰方案。[关键词]智能电表 单片机 引言智能电表要求长年连续的挂网运行,运行中出现的任何异常现象(比如数据乱、死机等) 均要求智能电表能自动恢复正常工作,其抗干扰要求很高。在智能电表的研制初期, 我们发现这么一种现象:电表带上电感性负载(比如电扇)时,在电扇快速插拔的瞬间, 容易导致智能电表单片机系统数据丢失和死机。电扇仅是普通家电,电网连接着千家万户, 如果从设计上不能把智能电表的抗干扰问题解决好,后果会很严重。 2 硬件上的抗干扰措施电感性负载的快速切换为什么会导致单片机数据乱和死机? 又如何加以解决?2.1分析受干扰时的电源电压波形在电感性负载快速切换的同时, 观察电源电压各点的波形包括变压器次极、整流后电压和稳压后电压波形。 发现电压波形上有一些干扰脉冲(窄脉冲)。经过反复的观察,我们得到以下3条规律:(1) 窄脉冲的幅度较小时,对单片机没有什么影响。(2)窄脉冲的幅度较大时会引起单片机复位。 (3)窄脉冲的幅度较大且在瞬间有很多窄脉冲时,会导致单片机数据乱和死机。 在变压器一次侧采取Л型滤波的方法,对高频干扰起作用,但对几百赫兹以内的干扰作用很小。 增加变压器的容量,能使干扰脉冲的数量和幅度有所减少,但实际电网的干扰强度可能很大, 而变压器的容量要受到智能电表空间的限制,变压器不能太大。 以上的分析表明:对来自电网的干扰采取硬堵的办法收效不大。 因此要采取容错措施。 2.2电源监测电路使用电源监测电路ＴＬ7705的目的就是当电源电压出现干扰脉冲时产生一 个复位信号使单片机处于复位状态。在电路给定的参数下,ＴＬ7705监视电压的临界值是4.75Ｖ ,复位脉冲的宽度约28ｍｓ。电源监测电路的采用可以明显减少ＥＥＰＲＯＭ数据被冲和单片机 死机的几率。然而ＴＬ7705本身有一定的故障捕获时间[1],而干扰脉冲的各种可能性又 都存在,实际的测试也反映出来,在抗电网干扰上,仅仅采用电源监测这一种措施是不够的。 2.3看门狗电路看门狗电路实质上就是一个单稳电路。当程序正常运行时,单片机定时给单 稳电路输入触发信号,使单稳输出保持暂稳态;当受到干扰,程序运行异常时,单片机不能给 触发信号,单稳输出回到稳态引起单片机硬件复位。ＰＩＣ16Ｃ57单片机内部含有看门狗电路 [2],此外它还有廉价的ＯＴＰ封装,体积大小比较合适,功耗极小等优点,在批量化的智能仪表 中得到了广泛的应用。看门狗电路不仅对来自电网方面的干扰起作用,而且对来自空间等其它 方面的干扰也起作用。然而如果没有电源监测电路,只有看门狗电路,在电网干扰下,即便不带 电感性负载,当电源快速合闸时,也有可能导致单片机死机。一块表做几百次实验有可能发现不 了一次异常,可是几百只表同时校验时有可能很容易出现异常,因此实验时遇到一次异常也不应 轻易放过。采用了看门狗电路和电源监视电路后,死机现象得到了有效地克服,但是单片机数据 乱的可能依然存在。3 软件上的抗干扰措施3.1数据被冲的原因为了保证在掉电时以及在因干 扰导致单片机复位时,智能电表中的主要数据和参数不丢失,采用了ＥＥＰ ＲＯＭ器件。 24Ｃ02是一种成本低体积小的串行ＥＥＰ ＲＯＭ。ＥＥＰＲＯＭ中的数据被冲必将导致智 能电表数据乱。那么ＥＥＰＲＯＭ中的数据被冲的原因又是什么呢? 看门狗起作用正说 明程序计数器内容被破坏,因此其它寄存器(或片内ＲＡＭ)的内容也同样有可能被破坏,这可 能导致把一个错误的数据写入ＥＥＰＲＯＭ中。为了验证这一点,我们分析了ＥＥＰＲＯＭ被 冲前后的数据,发现ＥＥＰＲＯＭ的数据错了,但数据格式并没有错。这说明硬件上加了电源监 测电路之后,ＥＥＰ ＲＯＭ数据因干扰遭到破坏的机理是由于寄存器内容丢失、程序执行了错 误的操作引起的。3.2对寄存器中的重要数据进行备份比如电表的圈数这个重要数据可以以原码 和反码两种形式在寄存器中暂存,在向ＥＥＰＲＯＭ保存圈数之前,先检查原码和反码是否相符, 不符则不保存。3.3对寄存器的状态不断地进行监测和自恢复在有干扰的应用场合,单片机的每 一个寄存器包括状态寄存器,程序计数器,Ｉ/Ｏ口寄存器,看门狗定时器等等都有可能被错误地 修改。因此应在主程序里及时检查或每隔一段时间重新设置这些状态。4 小结(1)干扰一旦出现, 不要轻易放过,注意分析受干扰的机理。(2)为了使每一种抗干扰措施达到最好的设计效果, 可以在其单独作用下进行验证。(3)智能电表单片机系统的抗干扰设计,应做到全面、彻底: 综合采用电源监测电路、看门狗电路、掉电保护ＥＥＰＲＯＭ电路和全方位的软件数据保护。 参考文献1 王宏波.ＭＣＳ-51单片机应用系统的抗干扰与掉电保护.自动化与仪表.1993,42 武汉力源单片机技术研究所.ＰＩＣ16ＣＸＸ系列单片机原理. 新技术新工艺 《中国仪器仪表》99.317 |
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| 作者： hotpower 于 2003-8-18 0:28:00 发布：
上个世纪的“好文献”？？？别拿来误人子弟了！ |
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| 2楼： | >>参与讨论 |
| 作者： Wxy8030 于 2003-8-18 0:41:00 发布：
看了，很好！ 言者无罪，闻者足戒！ |
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| 3楼： | >>参与讨论 |
| 作者： liguilin 于 2003-8-19 9:21:00 发布：
对不住您了！！ 人一旦水平高了什么都看不进去了只能看到自己。请发几篇不误人子弟的文章，谢谢！！！ |
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| 4楼： | >>参与讨论 |
| 作者： shaoguang 于 2003-8-20 7:37:00 发布：
何为高，从低慢慢走来，多为后生着想，祝大家好！！！ |
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| 5楼： | >>参与讨论 |
| 作者： eng5025 于 2003-8-20 7:45:00 发布：
我們需要這樣的文章﹗ |
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| 6楼： | >>参与讨论 |
| 作者： ANLIN571 于 2003-8-26 16:26:00 发布：
太好了；有几千年前的技术；现在都解释不了；何况几年前的喃； 顶顶 |
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| 7楼： | >>参与讨论 |
| 作者： 吴罡 于 2003-8-26 21:56:00 发布：
言者无罪，闻者足戒！ 上面老兄的话很值得我们去思考。不要以为自己是高手，很多情况下高手也会犯低级的错误。“言者无罪，闻者足戒！”Wxy8030说的很好，我顶！！！ |
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| 8楼： | >>参与讨论 |
| 作者： king99112 于 2003-8-28 9:59:00 发布：
谢谢了 使的我等晚生受益不少、 |
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