智能仪器仪表中单片机的抗干扰措施探究

沈舒雨

摘要：随着信息技术的发展，单片机的应用也越来越广泛，在我们生活的各个领域都有迹可循。大到导弹的导航装置和飞机仪表的控制，小到计算机的网络通讯和工业自动化以及自动控制领域的机器人、医疗器械，甚至是民用轿车以及摄像机、全自动洗衣机、电子宠物、程控玩具等的正常运行都离不开单片机。但智能仪器仪表不同于普通的仪器仪表，做好它的抗干扰工作是十分重要的。为了更好地保障仪器仪表设备的运行可靠性，我们必须要采取一定的抗干扰措施，在保障智能仪器仪表正常运行的前提T.使输出数据的精确性和可靠性都有所提高。因此，本文将首先介绍一下单片机的工作特点，在其重要性的基础上研究智能仪器仪表中单片机的抗干扰措施，使智能仪器仪表运行的稳定性有所提高，使输出结果的准确性更加的可靠和精确。

关键词：智能仪器仪表 单片机 抗干扰措施

智能仪器仪表的工作原理是不同于普通仪器仪表的。智能仪器仪表的元件数量较多，发热量大，集成度高，一旦智能仪器仪表的抗干扰措施没有做好，就会极大的影响设备工作的稳定性。而对于普通的仪器要使得仪器仪表正常工作，我们只需要保证各个单元的元器件正常就好，当普通仪器仪表在工作时，设备会根据预先设计要求来完成输入量，如果碰到了干扰，它的影响只是暂时不能完成预先设计的输入量，等设备恢复正常后仍可使用。所以，对于智能仪器仪表来说，它的单片机抗干扰工作是我们必须要重视的。

1 单片机在智能仪器仪表中的应用特点

1.1 高速的数据计算能力

我们都知道，完整的计算机系统具有高速准确的数据计算能力，而单片机在智能仪器仪表中的应用也是如此。0.1-0.6秒是正常情况下智能仪器仪表计算和完成一个操作周期的所用时长，但是如果碰到一些带有函数计算等比较复杂、难度很高的计算，则还需要单片机有更加强大的功能，对它的要求也更加的高。因此，在此基础上，单片机的抗干扰在其数据计算能力的精确性上显的尤为重要。

1.2 强大的控制功能

作为计算机系统的一部分，单片机在智能仪器仪表中的应用具有显而易见的控制能力，准确的监控智能仪器仪表的各种参数，确保设备的正常运行。承担着测量责任的微机，使大量的开关和数字电路有所简化，在微机中采用二进制的方式来实现它的状态位，包括测量完成检测位以及启动控制位。而且，单片机随着使用的广泛，其种类也越来越多，具有布尔处理功能的MCS51的单片机在其原有功能上还增设了处理指令输入输出的功能，这些特点优势也广泛应用在了智能仪器仪表中。

1.3 强大的1/O功能

智能仪器仪表内部结构较为复杂，多种功能部2/4件组成了智能仪器仪表的内部结构，由于单片机微机中的接口芯片使得智能仪器仪表设备的各功能部件可以运转得更加协调更加稳定。正是由于单片机强大的功能使得智能仪器仪表的设备更加简化，这将使得设备的制造成本更加的经济，而强大的1/0功能要想充分有效的得到发挥，我们必须要关注单片机的抗干扰措施。

2 智能仪器中单片机抗干扰措施研究

智能仪器仪表中单片机抗干扰不能单一地依靠硬件来完成，还需要从软件设计方面来进一步提升抗干扰性能。因此，单片机的抗干扰措施研究必须从软件和硬件两方面人手。这里主要介绍软件抗干扰中的软件复位指令成余和硬件抗干扰措施中的抗电源干扰监视定时器。

2.1 软件复位

在单片机中，如果让主控程序运行循环时间短于定时器TO中断时中断的时间设定，这时候，主控程序中会正常运行定时器的刷新操作，定时器溢出信号系统中断的几率会越来越小。但是如果程序丢失不受接后，主控系统是没有办法完成定时器的刷新操作的。这时候，定时器就会由于信号溢出而造成系统中断，服务子程序的中断会导致子程序的处理出现极大的错误，通过定时器中断服务，可以跳转程序到最开始的地方，从而实现主控程序的再次执行。以上整个操作就叫做软件复位，但是采取定时器实现中断软件复位与硬件复位有着巨大差异。

2.2 指令成余

在系统执行操作的过程中，如果系统的异常信号被监视定时器检测到，在系统复位的同时也会通过实时控制科学判断系统能否继续执行各项操作。通常这个环节的判断依据为RAM区的运行参数，当该项参数出现异常或者损坏时，系统就应当停止运行。我们可以在程序设计的时候对其实施多元品余设计这样系统的抗干扰能力得到有效的改善，多元品余是指将各个参数均储存在RAM不相靠近的多个单元，当一个单元的工作受到影响时，其他单元仍能够正常运行，并且在准确性上也有所保障。而且，冗余设计也可以运用到一些重要性较高的程序字段中，使系统发生错误的几率更加的小。

2.3 抗电源干扰的措施

电源干扰一直是有单片机构成的智能仪器仪表中的重大干扰之一。我们都知道当我们接通或者断开电源的瞬间会出现一些干扰脉冲，这些干扰脉冲会使单片机的运行收到干扰，从而出现动作失误。这一问题在很早之前就被人们所关注以往我们都是通过增加隔离变压器、低通电源滤波器以及交流稳压器来解决这些问题，但是在实际应用中我们发现，这些措施并不能完全解决掉电源干扰问题。在此基础上，我们可以使用电源电压监视器，它的作用机理是实时监测系统电源的瞬态欠压以及瞬态脉冲，并且当发现问题的时候电源电压检测器可以及时的发出复位脉冲，使得单片机复位的同时也保护了数据的完整性，这一装置很好的解决了智能仪器仪表中单片机受电源干扰的问题。通过调查我们发现，在如今的市场上各种各样的电源电压监视器层出不穷，随着科技的发展，现阶段的电源电压监视器不仅可以起到电压监视的功能，还有很多新开发的功能领域，比如“看门狗”、“掉电检测”以及“备用电池自动转换”等等为了使整个电路系统的稳定性有所提升，我们在选择电路系统的元器件类型时要尽可能选择高性能、低能耗的芯片，因为此类性能较好的芯片可以使得系统在运作时的功耗和热量都有所降低，从而更好的执行一些列操作。

2.4 监视定时器

随着智能仪器仪表中单片机抗干扰措施的研究，，程序运行监视定时器被广泛的应用到智能仪器仪表中。这种被形象化得“看门狗”电路起到了很好的监视作用，既可以让单片机摆脱干扰的死循环也可以让系统正确的完成一系列指令和操作。对于那些内部含有监视定时器的单片机，可以自动监视计数器的一系列活动，一旦计数器溢出，“看门狗”就会及时的进行一系列操作使其复位。而一些不带看监视定时器的单片机则需要从外部接入看门狗，以达到抗干扰效果。因此，监视定时器在单片机抗干扰中发挥了很大的作用。

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