文档介绍：第9章单片机应用系统设计
本章重点:
单片机控制系统中常用的抗干扰技术
单片机应用系统设计的过程
可靠性与抗干扰
逻辑电平转换技术
系统设计
本章小结
可靠性与抗干扰
干扰的来源和种类
1)按干扰的来源可以将干扰源分为内部干扰和外部干扰。
①内部干扰
内部干扰是指计算机控制系统内部的各种元器件引起的各种干扰,它又包括固定干扰和过渡干扰。
②外部干扰
外部干扰是指那些与系统结构无关,由使用条件和外界环境因素所决定的干扰。它包括自然干扰和环境干扰,主要来自自然界以及周围的电气设备。
2)按干扰的特性可以分为直流干扰、交流干扰和随机干扰三类。
直流干扰
直流干扰一般由热电效应和电化学效应引起,并以直流电流或直流电压的形式出现。
交流干扰
交流干扰是最常见的一种干扰,由交流电感应引起,由于过程通道往往处于杂散电场和磁场分布甚多的场所,当信号馈线与动力线在电线槽中平行布线时,经耦合进入通道的干扰尤为明显。
随机干扰
随机干扰一般是瞬变的,为尖峰或脉冲形式,多由电感负载的间断工作引起的,这种干扰的时间短,幅度大,会给系统造成很大的危害。
3)按干扰的作用可以将干扰分为常态干扰和共态干扰。
常态干扰
常态干扰是指叠加在被测信号上的干扰。被测信号一般是直流或缓变信号,而干扰多是快变的杂乱的交变信号。
共态干扰
共态干扰是指输入电路上共有的干扰,这种干扰可以是直流,也可以是交流,幅值大小不等,取决于环境和设备的接地情况。共态干扰也称共模干扰。
研究抗干扰技术的重要性
干扰产生的后果:
数据采集误差加大
数据受干扰发生变化
单片机系统可靠性设计
(1)内部因素:主要是指影响单片机系统正常工作的包括元器件本身、系统结构设计和安装及调试等各种因素。
元器件本身的性能与可靠性。
系统结构设计。
安装与调试。
(2)外部因素:主要是指系统周边环境中对单片机系统运行有影响的各种因素。
外部电气条件,如电源电压的稳定性、强电场与磁场等的影响。
外部空间条件,如温度、湿度、空气清洁度等等。
外部机械条件,如振动、冲击等等。
(1)元器件级可靠性措施:元器件是单片机系统的基本部件,元器件的性能与可靠性是整体性能与可靠性的基础。
严格管理元器件的购置、储运。
老化、筛选、测试。
降额使用。
选用集成度高的元器件。
(2)部件及系统级的可靠性措施:部件及系统级的可靠性技术是指功能部件或整个系统在设计、制造、检验等环节所采取的可靠性措施。
冗余技术
电磁兼容性设计
信息冗余技术
时间冗余技术
故障自动检测与诊断技术
软件可靠性技术
失效保险技术
单片机控制系统的抗干扰技术
可靠性是单片机系统的重要性能指标。单片机系统所在现场的各种干扰是影响可靠性的主要因素。
干扰是指叠加在电源电压或正常工作信号上的其它电信号。干扰有多种来源:电网、空间电磁场、输入/输出通道等。
干扰的后果
会影响传送信息的正确性;
扰乱程序的正常运行;
使程序“飞走”或进入死循环;
可能损坏单片机的元器件。
解决干扰问题从两方面着手:一是设法切断干扰通路,减小干扰影响;二是增强单片机本身的抗干扰能力。
(1)电源电源是指单片机所用的电源。
1)采用滤波和屏蔽的方法。
交流电源的滤波和屏蔽