第八章 系统抗干扰技术.ppt

第八章 系统抗干扰技术 8.1 干扰的来源和分类 ① NOP NOP LJMP 0000H 空操作NOP指令（机器码为00H）加得越多则“跑飞”程序掉进陷阱的机会就越多，捕捉“跑飞”的能力越强。 软件陷阱可采用以下两种形式： ② LJMP 0200H LJMP 0200H 根据跑飞程序陷阱区位置的不同，可从执行空操作、转到0000H单元或直接转到0200H单元中选择一种形式，使程序纳入正轨。 ⑴ 系统中空的ROM区 MCS-51指令长度最多为三字节，理论上软件陷阱最少需要两条单字节的空操作指令和一条捕捉指令。只要将未用的ROM空间内都写上软件陷阱，则只要“跑飞”的程序落入该区域，必定被捕捉到。 软件陷阱通常安排在程序中的下列位置： ⑵ 表格的头、尾处 表格数据是无序的指令代码段，在其头、尾设置一些软件陷阱可以减少程序“跑飞”到表格内的机会。 软件陷阱也并非万能的，对陷入死循环的“跑飞”程序则无能为力，这方面WDT则更可靠；但对于被捕捉的“跑飞”程序，则比WDT来得迅速，而且可以进行出错处理，所以将软件陷阱与WDT共同使用，效果会更好。 ⑶ 程序中未用的中断向量处 “跑飞”的程序可能意外地开启已关闭的中断，在未用的中断向量处设置软件陷阱可以控制这一现象的发生。 ⑷ 程序体内的“断裂处” 所谓“断裂处”是指程序中的跳转指令如LJMP、SJMP、RET、RETI等语句之后。正常的程序在此跳转，不再顺序向下执行，在此可以设置软件陷阱 掉电保护也是一种软、硬件结合的抗干扰措施，电网的瞬间断电或电压突然下降，将使微机系统陷入混乱状态，一方面实时的数据丢失，另一方面混乱的系统可能执行混乱的操作，因此，掉电保护的工作也从这两方面入手：保护现场实时数据和及时关闭微机系统。 5、掉电保护 当掉电发生，电源电压下降使U+＜U-时，比较器输出为低电平，发出掉电信息，CPU响应中断，系统进入掉电保护过程。图中Vl、V2隔离后备电源与工作电源；电容C的作用是增加CPU供电回路的时间常数，当掉电发生时，C的能量将全部供给CPU使用，以确保CPU有足够的时间运行掉电保护程序。 很多CPU芯片都设有待机功能。在待机方式下，CPU处于冻结状态，不执行任何操作，只有系统中断可以唤醒CPU，待机方式下CPU对干扰也不敏感。在大部分应用系统中，CPU有50％～90％的时间处于空暇状态，若能将原地等待或延时指令换成待机指令，则不但可以降低系统功耗，还可大大降低CPU受干扰的概率。 在工业测控系统中，一般遇到的许多强干扰是可预知的，例如大型感性负载的通断，电源过电压、欠电压、浪涌、下陷以及产生尖峰干扰等。在软件设计时可采取适当措施加以避开，如当接通或断开大功率负载时，可使CPU暂停工作，待干扰过后再恢复工作，这比单纯在硬件上采取抗干扰措施更为简便。 6、延时防止抖动技术 在单片机系统中，I/O电路一般靠近管芯边缘，外部电磁噪声容易对其逻辑电路产生影响，因此，解决I/O电路的抗干扰问题就十分必要。一方面可在硬件上采取诸如在I/O端口处加高频滤波电容等措施；另一方面也可在软件上采取一些办法，例如定时刷新输出口。 定时刷新输出口的软件抗干扰设计，主要是采取重复输出的方法。在条件允许的情况下，输出重复周期应尽量短一些。当输出端口受到某种干扰而输出错误信号，而外部执行机构还来不及作出响应时，正确的信号又输出了，这样可避免产生误动作。 7、定时刷新输出口 检测与传感技术 干扰的来源及分类 硬件抗干扰技术 软件抗干扰技术 在传感与检测系统中，由于电路结构比较复杂，并且是模拟和数字信号并存，当系统在工业环境下远距离传输信号时，不仅容易受到外界的强干扰，而且系统本身也会产生干扰，使系统不能正常工作或测量精度不能保证。因此，从应用的角度看，抗干扰技术是保证系统可靠工作的一个十分重要的方面，如何提高系统抗干扰能力，在非电量检测中必须予以高度的重视。 在传感与检测系统中，由于电路结构比较复杂，并且是模拟和数字信号并存，当系统在工业环境下远距离传输信号时，不仅容易受到外界的强干扰，而且系统本身也会产生干扰，使系统不能正常工作或测量精度不能保证。因此，从应用的角度看，抗干扰技术是保证系统可靠工作的一个十分重要的方面，如何提高系统抗干扰能力，在非电量检测中必须予以高度的重视。 外部干扰 外部干扰 外部干扰 电磁干扰 电磁干扰 电网干扰 环境理化性干扰 内部干扰 内部电磁干扰 电气互锁故障干扰 电气互锁故障干扰 软件故障的干扰 1.电磁干扰 电磁干扰（EMI—Electromagnetic Interference）是对检测系统和电路最严重的干扰，它将影响量的精度。对于现代化的生产车间和实验室，电场、磁场和电磁波是无