文档介绍：单片机系统设计的可靠性
单片机;抗干扰;可靠性;稳定性
一、单片机选型在单片机系统设计的初始阶段,结合设计要求,合理选择单片机型号,来提高系统的可靠性。

CHMOS芯片是专为低功耗系统设计的芯片类型,通过对单片机的特殊功能寄存器PCON编程,使单片机工作在待机或掉电工作方式。在设计低功耗应用系统时,不仅要选用低功耗型单片机,在外围扩展电路中也应选择低功耗的芯片和器件。

使用低噪声单片机可实现单片机系统噪声的降低。而大功率的驱动电路集成到单片机内部无疑增加了噪声源,一般采用跳变沿软化技术可降低此类系统噪声。

单片机外部时钟是高频的噪声源,除了能引起单片机应用系统本身的干扰之外,还可能对外界其他设备造成干扰,使电磁兼容检测不能达标。在对系统可靠性要求很高的应用系统中,通常可选用时钟频率低、指令运行速度快的单片机来降低系统噪声干扰。
二、单片机硬件抗干扰在单片机硬件电路的设计中,采用一些措施来提高单片机系统工作的可靠性。

给单片机系统提供良好的保护地线,从而提高系统的抗干扰能力。

隔离一般是通过使用光电隔离器件将单片机的输入输出隔离开,从而有效地抑制尖峰脉冲及各种噪声干扰,使传输通道的信噪比大大提高。屏蔽则是用来隔离空间辐射的,对噪声特别大的部件,如开关电源用金属盒罩起来,可减少对单片机系统的干扰。

PCB电路板的设计要本着尽量控制噪声源、尽量减小噪声的传播与耦合和尽量减少敏感元件对干扰噪声的拾取这三大原则进行。具体设计时,应结合PCB设计的相关规则进行合理的布局和布线。
“看门狗”技术
若失控的程序进入“死循环”,一般采用“看门狗”技术使程序脱离“死循环”。通过硬件“看门狗”电路不断检测程序循环运行时间,当发现程序循环时间超过最大循环运行时间,则认为系统陷入“死循环”,对单片机进行复位操作,脱离“死循环”。
三、单片机软件抗干扰在单片机软件程序的设计中,采用一些措施来提高单片机系统工作的可靠性。
软件抗干扰研究的内容主要是:一、消除模拟输入信号的嗓声;二、程序运行混乱时使程序重入正轨的方法。这里针对后者提出几种有效的软件抗干扰方法。

单片机CPU取指令过程是先取操作码,再取操作数。当PC受干扰出现错误,程序便脱离正常轨道
“乱飞”,当乱飞到某双字节指令,若取指令时刻落在操作数上,误将操作数当作操作码,程序将出错。若“飞”到了三字节指令,出错机率更大。在关键地方人为插入一些单字节指令,或将有效单字节指令重写称为指令冗余。通常是在双字节指令和三字节指令后插入两个字节以上的NOP。这样即使乱飞程序飞到操作数上,由于空操作指令NOP的存在,避免了后面的指令被当作操作数执行,程序自动纳入正轨。此外,对系统流向起重要作用的指令如RET、RETI、LCALL、LJMP、JC等指令之前插入两条NOP,也可将乱飞程序纳入正轨,确保这些重要指令的执行。

当乱飞程序进入非程序区,冗余指令便无法起作用。通过设置软件陷阱,拦截乱飞程序,将其引向指定位置,再进行出错处理。软件陷阱是指用来将捕获的乱飞程序引向复位入口地址0000H的指令。
例如,对于8051单片机,通常在单片