单片机系统设计的可靠性(2)
作者:佚名; 更新时间:2014-12-05
视程序运行状态。定时器的定时时间稍大于主程序正常运行一个循环的时间,在主程序运行中执行一次定时器时间常数刷新操作,这样只要程序正常运行,定时器不会出现定时中断。当程序失常时,就不能及时刷新定时器时间常数而导致定时中断时,利用定时中断服务程序将系统复位。
四、单片机复位
一般来说不同的单片机的复位电路稍有不同,单片机厂商都会提供标准的复位电路资料,可根据资料合理设计复位电路。
要注意单片机复位的情况一般有4种:
1) 系统开机上电复位;2) 软件故障复位;
3) 硬件看门狗超时复位;4) 任务正在执行中掉电后来电复位。
这四种情况中除第一种情况外均属非正常复位,需编程加以识别,进行相应的处理。
五、单片机系统可靠性测试
1. 测试单片机软件功能的完善性
这是针对所有单片机系统功能的测试,根据生产要求和控制要求测试软件是否正确完整。
2. 上电掉电测试
在使用中,用户必然会遇到上电和掉电的情况,通过多次开关电源来测试单片机系统的可靠性。
3. 老化测试
测试长时间工作情况下,单片机系统的可靠性。必要的话可以放置在高温、高压以及强电磁干扰的环境下测试。
4. ESD和 EFT等测试
可以使用各种干扰模拟器来测试单片机系统的可靠性。例如使用静电模拟器测试单片机系统的抗静电ESD能力 ;使用突波杂讯模拟器进行快速脉冲抗干扰 EFT测试等等。
5. 人为模拟测试
即人为模拟使用中可能发生的破坏情况。例如用人体或者衣物故意摩擦单片机系统的接触端口,由此测试抗静电的能力。用大功率电钻靠近单片机系统工作,由此测试抗电磁干扰能力等。
六、其他注意问题
1. 电平转换
在单片机机测控系统中,习惯于用TTL电路作为基本电路元件,根据需要可能采用 HTL、CMOS、ECL等芯片,因此存在TTL电路与这些数字电路的接口问题。
在接口电路中,无论输出驱动门和被驱动器件是何种类型,都要抓住三个参数:
1) 被驱动器件的高电平输入电流和低电平输入电流,即负载大小;
2) 驱动器件的高电平输出电流和低电平输入电流,即驱动能力;
3) 高电平和低电平的标准值。
利用上述参数,在进行器件驱动或接口电平转换时,就可以按需要选择接口电路和参数。
2. 悬空引脚的处理
对于CMOS电路,不使用的输入引脚必须接一个固定电平,不应当悬空,悬空时引脚的电平状态变化不定,从而导致电路内缓冲器上拉或拉低,使内部电路中的管子均导通,引起ICC有效电流增加。例如,对于89S51单片机,P1~P3口内部均有上拉电阻,故不使用时可以悬空;但P0口比较特殊,可以在系统复位后用软件将不使用的引脚置零。
七、总结语
文章针对单片机系统设计的可靠性问题进行了一些解决办法的讨论分析。在实际应用中,细致周到地分析干扰源,硬件与软件抗干扰相结合,完善系统监控程序,设计一稳定可靠的单片机系统是完全可行的。
参考文献
[1] 冯江, 温如春, 易见兵. MCS-51单片机走飞的软件抗干扰方法研究[J]. 南方冶金学院学报, 2006,(01).
[2] 李精华, 陈胜权. 单片机系统中的抗干扰分析及措施[J]. 信息技术, 2005,(08).
四、单片机复位
一般来说不同的单片机的复位电路稍有不同,单片机厂商都会提供标准的复位电路资料,可根据资料合理设计复位电路。
要注意单片机复位的情况一般有4种:
1) 系统开机上电复位;2) 软件故障复位;
3) 硬件看门狗超时复位;4) 任务正在执行中掉电后来电复位。
这四种情况中除第一种情况外均属非正常复位,需编程加以识别,进行相应的处理。
五、单片机系统可靠性测试
1. 测试单片机软件功能的完善性
这是针对所有单片机系统功能的测试,根据生产要求和控制要求测试软件是否正确完整。
2. 上电掉电测试
在使用中,用户必然会遇到上电和掉电的情况,通过多次开关电源来测试单片机系统的可靠性。
3. 老化测试
测试长时间工作情况下,单片机系统的可靠性。必要的话可以放置在高温、高压以及强电磁干扰的环境下测试。
4. ESD和 EFT等测试
可以使用各种干扰模拟器来测试单片机系统的可靠性。例如使用静电模拟器测试单片机系统的抗静电ESD能力 ;使用突波杂讯模拟器进行快速脉冲抗干扰 EFT测试等等。
5. 人为模拟测试
即人为模拟使用中可能发生的破坏情况。例如用人体或者衣物故意摩擦单片机系统的接触端口,由此测试抗静电的能力。用大功率电钻靠近单片机系统工作,由此测试抗电磁干扰能力等。
六、其他注意问题
1. 电平转换
在单片机机测控系统中,习惯于用TTL电路作为基本电路元件,根据需要可能采用 HTL、CMOS、ECL等芯片,因此存在TTL电路与这些数字电路的接口问题。
在接口电路中,无论输出驱动门和被驱动器件是何种类型,都要抓住三个参数:
1) 被驱动器件的高电平输入电流和低电平输入电流,即负载大小;
2) 驱动器件的高电平输出电流和低电平输入电流,即驱动能力;
3) 高电平和低电平的标准值。
利用上述参数,在进行器件驱动或接口电平转换时,就可以按需要选择接口电路和参数。
2. 悬空引脚的处理
对于CMOS电路,不使用的输入引脚必须接一个固定电平,不应当悬空,悬空时引脚的电平状态变化不定,从而导致电路内缓冲器上拉或拉低,使内部电路中的管子均导通,引起ICC有效电流增加。例如,对于89S51单片机,P1~P3口内部均有上拉电阻,故不使用时可以悬空;但P0口比较特殊,可以在系统复位后用软件将不使用的引脚置零。
七、总结语
文章针对单片机系统设计的可靠性问题进行了一些解决办法的讨论分析。在实际应用中,细致周到地分析干扰源,硬件与软件抗干扰相结合,完善系统监控程序,设计一稳定可靠的单片机系统是完全可行的。
参考文献
[1] 冯江, 温如春, 易见兵. MCS-51单片机走飞的软件抗干扰方法研究[J]. 南方冶金学院学报, 2006,(01).
[2] 李精华, 陈胜权. 单片机系统中的抗干扰分析及措施[J]. 信息技术, 2005,(08).
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