增强单片机系统可靠性的软硬件设计研究

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单片机应用系统的可靠性技术研究

中图分类号：Ｐ６．Ｔ３８１
．
文献标识码：Ａ
文章编号：６１７６（０２０４０６０１７－８４２１）２３１－２
々－・．・．・．・・－・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・一牛牛夺々 ÷ 专孛 ÷ 幸幸夺 ÷ 专争 ÷ 寺夺寺牵孛夺 ÷ 夺牛夺幸夺 ÷ 夺夺幸夺
当干扰侵入单片机系统的前向通道叠加在信号上时，
２单片机应用系统的硬件抗干扰设计
２１供电系统．
会使数据采集误差增大，特别是前向通道的传感器接口是小电压输入时，此现象会更加严重。
１２程序运行失常．是控制状态失灵。在单片机系统中，由于干扰的加
言
在实验室里设计的控制系统，安装、在调试后完全符合设计要求，把系统置人现场后，但系统常常不能稳定工作。产生这种情况的原因主要是现场环境复杂和各种各样的电磁干扰，以单片机应用系统的可靠性设计、干所抗扰技术显得十分重要。工业现场环境中的干扰是以脉冲的形式进人单片机系统的。空间干扰多发生在高电压、电流、大高频电磁场附近，过静电感应、并通电磁感应等方式侵入系统内部；供电系统干扰是由电源的噪声干扰引起的；过程通道干扰是干扰通过前向通道和后向通道进入系统的。干扰一般沿各种线路侵入系统。另外，系统接地装置不可靠，也是产生干扰的重要原因；类传感器、入输出线路的绝缘损各输

毕业论文-基于STM32单片机的最小硬件系统的软硬件设计与实现

基于STM32单片机的最小硬件系统的软硬件设计与实现摘要随着人们生活水平的提高，人们对消费电子的需求也越来越高，智能硬件和移动平台的成熟，也为STM32的发展提供了基础和动力。

系统采用ARM Cortex-M3内核的STM32F103VET6作为微控制器，设计了CH340 USB 下载电路，JLINK下载电路供下载调试代码，结合DS18B20、VS838、红外遥控、蜂鸣器、LED发光管、RS232、RS485以及板载TFT液晶等外围设备，以及对这些外设的编程控制，实现了温度计、上下位机通信、红外遥控器、定时时钟、触摸画板、TFT液晶显示等集成与一板的功能。

关键词：STM32F103VET6，TFT液晶，DS18B20AbstractAlong with living standard enhancement, the people to expend electronic the demand to be also getting higher and higher. Intelligent mobile platform mature, also provide the foundation and driving force for the development of STM32.The system adopts ARM Cortex-M3 as STM32F103VET6’s kernel as the controller to combined with DS18B20, VS838, infrared remote control, buzzer, LED luminou tube,RS232, RS485 and the onboard TFT LCD and other peripheral equipment, as well as peripheral programming control, realized the thermometer, serial communication, infrared remote control,timing clock, drawing board, touch TFT liquid crystal display is integrated with a function.Key words: STM32F103VET6,TFT LCD, DS18B20目录第1章系统概述与硬件电路设计 (1)1.1系统的总体架构 (1)1.2电源模块 (1)1.3微控制器模块 (2)1.4 TFT液晶显示模块 (4)1.5红外遥控模块 (6)1.6 USB供电下载电路 (7)1.7蜂鸣器电路 (8)1.8 RS232电路 (8)第2章系统选型与软件设计 (10)2.1系统元器件选型及参数介绍 (10)2.1.1 系统微控制器选型 (10)2.1.2系统温度传感器选型 (10)2.1.3系统USB转串口芯片选择 (11)2.1.4系统显示器选择 (12)2.2系统软件设计 (14)2.2.1 软件编程环境介绍 (14)2.2.2系统设计总流程 (14)2.2.3 TFT液晶驱动 (15)2.2.4 DS18B20温度传感器驱动 (18)第3章系统PCB设计与制作 (22)3.1 Altium Designer软件介绍 (22)3.2系统原理图与PCB印刷线路板绘制 (22)3.3 PCB的布局与布线 (23)3.4 设计规则检查（DRC） (24)第4章系统的安装与调试 (25)4.1硬件调试 (25)4.2软件调试 (25)4.3 系统实物制作效果图 (25)第5章总结与体会 (27)5.1总结 (27)5.2体会 (27)致谢 (29)附录一程序代码 (30)附录二实物效果图 (36)第1章系统概述与硬件电路设计1.1 系统的总体架构STM32F103VET6的最小硬件系统主要包括了电源电路和微控制电路已经各种外设电路和下载电路组成，其系统框图如图1.1所示。

单片机测控系统的可靠性分析

单片机测控系统的可靠性分析裴古英(兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃兰州730070)i l_一戳盛YV A L LE工电子科掌[摘要】通过对干扰源的分析，讨论在单片机测控系统中硬件系统和软件系统可靠性与整个系统可靠性的关系。

采用软硬件协同设计方法，将硬件与软件抗干扰相结合，可以设计出稳定可靠的单片机测控系统。

【关键词]单片机测控系统软硬件协问设计可靠性中图分类号：TP202．1文献标识码t A文章编号：1671--7597(2008)'110025--01一、，I■近年来，人们在不断完善单片机测控系统硬件配置的基础上，对系统受干扰的原因进行分析，对提高系统抗干扰能力的方法进行探讨，不仅具有一定的理论意义。

也有很高的实践价值。

=、曩件鬃统可童性硬件系统可靠性从技术的角度上来讲，主要指硬件的冗余技术。

在工业生产中所出现的干扰一般是以脉冲的形式进入单片机系统的，渠道主要有三条，即空间干扰(场干扰)，过程通道干扰和供电系统干扰。

空间干扰是通过电磁波辐射进入系统的，过程通道十扰是通过与主机相连的前向通道、后向通道以及与其它主机相连的通道进入的．在一般的情况下，空间干扰的强度上要远小于其他两个渠道的干扰，而且可以通过良好的屏蔽、正确的接地和高频滤波加以消除。

因此重点应放在防止供电系统和过程通道的干扰上[1]。

厂至面砷—一门影响单片机测控系统可靠性的因素，有一I单I45％来自系统设计。

为了保证测控系统的可靠陌酉柔蠹罕习———+I：I性，在对电路设计时，应进行最坏情况的设计一l：I各种电子元件的特性不可能是一个恒定值，总是一I统I在其标注值的上下有一个变化的筢围。

同时，电恒里型篁王到———◆口源电压也有一个波动范围，最坏的设计(指工作图l单片机测控系统环境最坏情况下)方法是考虑所有元件的公差，的主要干扰渠道并取其最不利的数值。

核算电路的每一个规定的特性。

如果这一组参数值都能保证正常工作，那么在公差范围内的其它所有元件值都能使电路可靠地工作。

单片机应用系统的可靠性设计研究

件 “ 门狗 ” 看可靠性的措施，并提出利用“ 解码输出” 提高输出控制信号的可靠性．
关键词可靠性；看门狗” “ 技术；解码输出
［中图分类号］Ｔ３８２Ｐ６．【文献标识码］Ａ
１引言
随着单片机应用领域的不断扩展，对单片机应用系统的可靠性也提出了更高的要求．在一些单片机应用场合，例如安全防卫、火灾报警、障监测、故工业控制等，一旦发生错误，将会造成很大的损失．即便是民用领域，例如装有微电脑（即单片机）控制器的微波炉．在使用时也不愿看到，你正在运行的微波炉在设定时间还未到时就突然停止；或者是时间已到它却还继续运行．因
第２６卷
第４期
２００９年１月１
江苏教育学院学报（自然科学版）Ｊｕａｆｉｎｓｎｔｕｅｏｄｃｔｎ（ａｕａＳｉｃｓｏｒｌａｇｕＩｓｔｔｆｕａｏＮｔｒｌｃｎｅ）ｎｏＪｉＥｉｅ
Ｖｏ．６Ｎｏ４１２．Ｎｏ．２０ｖ，０９
要求在Ｕ输出高阻态时，片机从该１０端读到低电平，单／则必须在该Ｉ０端连接一只下拉电／阻，图一中的ＲＲ的值不能太大，如．太大了单片机读到的就是高电平．从单片机的数据表中查到Ｉ参数，可求得Ｒ的最大值．现设求得的Ｒ的最大值为９ｌ．ＫｑＲ的值也不能太小，太小了ｕ在输出高电平时，出电流会超出其允许值．Ｕ输出高电平４５输设．Ｖ时的最大输出电流为５则可ｍＡ，求得Ｒ的最小值为９０￣选取Ｒ的值为３Ｏ左右，０ｆ．Ｋ这样与最大值之间和与最小值之间都留出

单片机系统开发单片机软件设计

特点
单片机具有高度的集成度和可靠性，体积小，功耗低，价格便宜，易于编程和控制，广泛应用于智能仪表、工业控制、智能家居等领域。
单片机系统开发的基本流程
需求分析
根据实际需求，确定系统功能和性能要求。
系统设计
根据需求分析，进行系统整体设计和模块划分。
硬件设计
根据系统设计，进行单片机选型和电路板设计。
智能家居
单片机在智能家居领域中也有广泛应用，如智能门锁、智能照明等。
其他领域
除了以上领域外，单片机还广泛应用于汽车电子、医疗电子
、环保监测等领域。
02
单片机软件设计基础
单片机软件设计语言
C语言
C语言是一种通用的编程语言，广泛应用于单片机系统开发。它具有高效、灵活和可移植性强的特点，能够实现复杂的算法和控制逻辑。
详细描述
单片机系统的稳定性问题主要表现在系统运行过程中出现的不正常现象，如死机、重启、数据丢失等。这些问题可能是由于硬件设计不合理、软件缺陷、电源波动等原因引起的。为了解决稳定性问题，可以从以下几个方面入手：首先，合理设计硬件电路，保证电源的稳定性和抗干扰能力；其次，优化软件算法，减少死循环和资源竞争；最后，加强系统监控和报警机制，及时发现和排除故障。
THANKS
感谢观看
单片机系统的可维护性问题
总结词
可维护性是单片机系统开发中的重要考量，直接关系到系统的长期稳定性和成本。
详细描述
单片机系统的可维护性问题主要表现在系统升级、故障排查和日常维护等方面。为了解决可维护性问题，可以从以下几个方面入手：首先，采用模块化设计方法，将系统划分为多个独立的功能模块，便于升级和维护；其次，加强系统的日志记录和错误诊断功能，快速定位和解决问题；最后，建立完善的文档和代码注释体系，方便后续开发和维护人员理解和使用。

单片机控制系统可靠性硬件设计方法探讨

收稿日期：２１ — ０１０１１— ４
作环境恶劣，自动控制系统都是全天连续满负荷地运行，这样就要求控制系统有长时间的稳定、可靠运行，所以可靠性是对单片机控制系统最重
作者简介：李靖（９６１６一
的器件不应该混用；各类器件工作时的温度特性
（）采用电源滤波器，交流电源引线上的滤２
波器可以抑制输人端的瞬态干扰。（）对于电源变压器，采取适当的屏蔽措施。３
２１优选高可靠性的单片机芯片和元器件．
各种集成电路芯片和元器件是控制系统可靠性设计中的重要环节，也是构成控制系统的基
（）元器件布局及引线走向符合信号传输特５
性，使电流流向与信号流向要一致，减少布线问
），女，辽宁锦州人，副教授，硕士。研究方向：自动化控制技术。
利用土壤侵蚀模数计算出扰动后各单元、各时段土壤流失总量和新增流失量．其中背景流失
的预测方法是有效的。本文对我省高速公路建设
ＦＵｉＪｅ
［ｂｔａｔＴｅａｔｌｎｒｄｃｓｔｅｃｕｅａｄｋｙｒｇｏｓｏｅｓｉｅｏｉｎｉｉｈｙｃｎｔｃｏＡｓｒｃ］ｈｒｃｉｔｕｅｈａｓｎｅｅｉｎｆｔｏｌｒｓｎｈｇｗａｏｓｕｔｎｉｅｏｈｏｒｉｐｏｅｔｎｄｆｒｃｓｈｏｓｌｑａｔｙｏｏｌｅｏｉｎｉｈｏｎｔｏｒｊｃ，ａｏｅａｔｔｅｐｓｉｅｕｉｆｓｉｒｓｎｔｅｓｏｏｃｍｅ “ ａｊｉｏｉｒｏｓｂｎｔｏＰｎｉＬａｂｎＨａｂｒｎＨｉｈａ ”ｐｏｅｔｕｉｇｔｅｍａｅｔａｍｏｅｉｏｌｒｓｎｑａｔａｖｎｌｓｉｎｎｒｖｎｅｇｗｙｒｊｃ，ｓｔｍａｃｌｄｌｎｓｉｅｏｉｕｎｉｔｅａａｉｉＬａｉｇＰｏｉｃ．ｎｈｈｉｏｔｉｙｓｎｏＴｅｒｃｅｌｄｓｕｓｓｔｅｆｒｃｓｎｔｏｓｔｒｕｈｒｃｃｌｃｎｔｃｏｒｊｃ，ｐｏｉｉｇｈａｔｌｓｉｓｅｈｏｅａｔｇｍｅｄｏｇｐａｔａｏｓｕｔｎｐｏｅｔｒｖｄｎｉａｏｃｉｈｈｉｒｉｓｒｆｒｎｅｏａｅｎｏｌｏｓｒａｏｉｈｙｃｎｔｃｏｒｊｃｉｉｏｉｇｅｅｅｃｓｒｔｒｄｓｉｃｎｅｖｔｎｉｈｇｗａｏｓｕｔｎｐｏｅｔｎＬａｎｎ．ｆｗａｉｎｒｉ［ｙｏｄ］ＨｉｈｙＷａｒｎｏｌｏｓｒａｏ，ｏｌｒｓｎＳｉＥｏｉｎＦｒｃｓｎＫｅｗｒｓｇｗａ，ｔｄＳｉＣｎｅｖｔｎＳｉＥｏｉ，ｏｌｒｓｏｅａｔｇｅａｉｏｏｉ

单片机控制系统的硬件设计与软件调试教程

单片机控制系统的硬件设计与软件调试教程单片机控制系统是现代电子技术中常见的一种嵌入式控制系统，其具有体积小、功耗低、成本低等优点，因而在各个领域得到广泛应用。

本文将介绍如何进行单片机控制系统的硬件设计与软件调试，帮助读者快速掌握相关知识，并实际应用于项目当中。

一、硬件设计1. 系统需求分析在进行硬件设计之前，首先需要明确单片机控制系统的需求。

这包括功能需求、性能需求、输入输出接口需求等。

根据需求分析的结果，确定采用的单片机型号、外围芯片以及必要的传感器、执行机构等。

2. 系统框图设计根据系统需求，绘制系统框图。

框图主要包括单片机、外围芯片、传感器、执行机构之间的连接关系，并标明各接口引脚。

3. 电源设计单片机控制系统的电源设计至关重要。

需要根据单片机和外围芯片的工作电压要求，选择合适的电源模块，并进行电源稳压电路的设计，以确保系统工作的稳定性。

4. 电路设计与布局根据系统框图，进行电路设计与布局。

需要注意的是，对于模拟信号和数字信号的处理需要有一定的隔离和滤波措施，以减少干扰。

此外，对于输入输出接口，需要进行保护设计，以防止过电压或过电流的损坏。

5. PCB设计完成电路设计后，可以进行PCB设计。

首先，在PCB软件中绘制原理图，然后进行元器件布局和走线。

在进行布局时，应考虑到信号传输的长度和走线的阻抗匹配；在进行走线时，应考虑到信号的干扰和电源的分布。

完成布局和走线后，进行电网设计和最后的校对。

6. PCB制板完成PCB设计后，可以将设计好的原理图和布局文件发送给PCB厂家进行制板。

制板完成后，检查排线是否正确，无误后进行焊接。

二、软件调试1. 开发环境搭建首先需要搭建开发环境。

根据单片机型号，选择合适的开发环境，如Keil、IAR等，并将其安装到计算机上。

接下来，将单片机与计算机连接，并进行相应的驱动安装。

2. 系统初始化在软件调试过程中，首先需要进行系统的初始化。

这包括设置时钟源、配置IO口、初始化外设等。

增强单片机系统可靠性的软硬件设计

维普资讯
技术纵横
增强单片机系统可靠性的软硬件设计＊
■ 中南大学 ■ 中国电子产品可靠性与环境试验研究所
田磊周继承
恩云飞
பைடு நூலகம்
从可靠性对单片机系统的重要性出发，合实际系统，硬件和软件两个方面，用模块化思想，结就采系统地
＊基金项目：家自然科学基金资助项目（０７０６。国６３１４）
图１前级滤波电路
１２隔离技术．
（）物理隔离技术１物理隔离技术是指在单片机系统中，过器件的合理通
布局和线路的合理布线，容易产生干扰和容易被干扰的将
为 “ 波技术 ” 滤。
环境密切相关，可看作是受内部因素和外部因素的共同影
响乜。从内部因素看，］系统需要能够对运行过程中自身以
及周围产生的干扰信号进行有效的抑制和消除；从外部而因素看，求改善外部环境质量，除干扰源，断干扰途要清切
在本系统中，电模块设计了前级滤波电路，效地供有抑制了高频和低频噪声分量，定了系统电源电压。实践稳证明源部分的干扰问题解决得好对于整个系统的可靠，电
性有着极其重要的意义。以系统使用的ＡＴ８Ｃ５９１单片机

提高单片机系统抗干扰和可靠性方法

这些插槽及印制板引线、板工艺严重影响系统的可靠性，制最明显的例子是ＰＣ机上的显卡、Ｐ转接卡插接不可靠经ＣＵ常影响用户正常使用，一点也应引起Ｐ这Ｃ行业的关注。对此类错误，通过减少中间环节的方法，不用插槽而改为可或
单片机由于其优异的性能价格比，广泛地应用于各个被领域。对于工业控制、医疗器械、讯等场合，片机的可靠通单性的要求越来越高。随着单片机种类越来越多，功能越来其越完善，件的设计也变得越来越简单。在实验室里设计的硬控制系统，安装、试后完全符合设计要求，把系统置入在调但现场后，统常常不能够正常稳定的工作。产生这种情况的系原因主要是现场环境复杂和各种各样的电磁干扰，别是在特
一
、
设计思路
根据抗干扰及可靠性的理论和人机工程学原理，何单任片机系统都可以划分为人、件、件、境４个子系统，硬软环其中硬件是单片机系统的基础，件则是单片机系统的灵魂。软硬件、件必须适应人和环境的要求。因此，片机系统可软单靠性设计的思路主要以故障为核心，据人环境特性，别根分从硬件、件两个方面展开避错设计和容错设计。在工程实软践中，错设计主要以抗干扰为内容，过采取适当的抗干避通扰措施，系统免受各种干扰因素的影响而正常运行；错使容设计则更进一步，一些无法避免的错误，过适当的诊错对通容错使系统仍能正常运行，要以故障诊断和处理为内容。主因此，片机系统可靠性设计主要包括避错设计、错设计，单容合理性设计、境适应性设计。这些内容虽有交叉但各有侧环重，几个方面的完美组合是一个单片机系统可靠运行的有这力保障。

单片机应用系统的可靠性研究

保这些指令的正确执行。２２３指令重复．．
的作用。通过软硬件系统的可靠性设计可最大限度地降低各
种干扰对系统的影响。在单片机应用系统中，只要认真分析系统所处环境的干扰来源及传播途径，采用硬件和软件相结合的抗干扰技术，就能保证该系统长期稳定可靠地工作。
有很多输出信号是用来驱动各种报警装置和电磁装置，对
（又称水平、直奇偶校验码）汉明码、垂、循环冗余校验码等。
２２２指令冗余．．
这类信号的抗干扰有效输出方法是重复输出同一个数据。外部执行设备接收到一个受干扰后的错误信号后，还来不及做出有
效反应，正确的输出信息又到ｒ，就可以及时地防止错误动作
ＴｉａｅｒｔｉｌｎｒｄｃｓｔｅｉｏｔｎｅｏＣｓｓｅｒｌｉｔ，ｎｈｎｆｃｓｓｏｈｐｃｆｔｏｓｉｅｌｉｇｈｓｐｐｒｓｍｐｙｉｔｏｕｅｍｐｒａｃｆＳＭｙｔｍｅｉｌａｄｔｅｕｅｎｔｅｓｅｉｃｍｅｄｒａｉｎｉｆｓｈｂｙａｉｏｉｈｎｚ
理。
即“ 看门狗” 技术，使程序摆脱死循环的困境。单片机应用系统的控制程序往往采用循环控制运行方式，每一次循环控制控制的时间基本固定。软件看门狗技术就是利用中断不断监视程序
循环运行时间，若发现时间超过已知的循环设定时间，则认为
（）３检查Ｉ／０口状态。首先确定系统的Ｉ／０口在待机状态时的状态，然后检测单片机的Ｉ／０口在待机状态下的状态是否正常。

提高单片机应用系统可靠性的软硬件技术

提高单片机应用系统可靠性的软硬件技术作者：彭芬来源：《计算机光盘软件与应用》2013年第20期摘要：单片机日益广泛的使用，因此对于单片机的使用操作系统的可靠性和安全性也有了越来越高的要求。

尤其是对于工业过程的控制、交通管理、金融以及通讯等测控系统，最主要的技术指标就是可靠性。

因为系统一旦出现任何的问题和故障，就会造成生产过程混乱、指挥以及监控系统的迟钝等不良后果。

文中简单介绍了几种提升单片机应用系统可靠性的方式和措施。

关键词：单片机；抗干扰；可靠性中图分类号：TP368.1在进行单片机应用系统开发的过程之中，经常会遭遇到的问题是在实验室的运行环境之下，系统运行正常有效，但是一旦将其安装到现场工作，经常会出现不规律、不正常的情况。

或者是在系统的运行调试过程和在空载的情况下一切正常，但是大负荷的控制一旦启动，整个系统很可能会出现各种问题。

探寻出现此种情况的原因，很可能是抗干扰设计有漏洞，以至于造成应用系统的不够可靠。

1 造成单片机可靠性不高的原因1.1 单片机应用系统出故障的主要表现和内在原因操作系统出错的主要表现包含了被控制对象动作失误、死机、状态不稳定、计时不准确以及数据显示混乱和闪烁不定等等。

其内在原因主要是：第一，随机存储器中的数据被打乱，造成程序进入死循环的境地，因而引发死机的情况出现；第二，单片机中的内部程序指针发生错乱，随便指向了错误的地方，使得运行的程序不正确，造成随机存储器之中的某些数据被打乱，程序计算的结果是错误的，外围的锁存电路受到一定的干扰，出现了误锁存的情况，以至于出现被控制对象的错误操作；第三，锁存电路和被控制对象之间的线路遭受到了一定的干扰，因此造成被控制对象的状态不稳定；第四，单片机内部程序指针出现错乱，造成中断程序在运行的过程中超出了限定的时间；第五，随机存储器之中的计时数据被打乱，造成程序在计算的过程中产生出错误结果。

1.2 造成单片机使用体系出现错误的外因从设计与制作的方面解析，使得单片机的应用操作体系容易受到干扰的主要客观外在原因有七个方面：第一，单片机本身抗干扰能力较差；第二，环境电磁干扰因素过于强烈；第三，整个操作体系电源抗干扰能力不足或是功率太差等；第四，程序并没有使用抗干扰的办法或使用的办法力度不够；第五，各个组织器件之间的驱动功率太小，处在一种刚刚达标的状态之下；第六，长距离的数据传输电流和电压不高，而且没有使用相应的屏蔽保护措施；第七，元件的质量不高[1]。

单片机应用系统可靠性设计

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．
皇燕一－
单片机应用系统可靠性设计
海南省技师学院王庆伟
【摘要】单片机应用系统的可靠性会受到系统所处环境的温度、湿度、震动、电磁干扰等多种外部因素的干扰，同时也受本身软硬件系统设计的可靠性的影响，一个高可靠性的单片机应用系统是通过可靠性设计而产生的，并且通过可靠性生产和可靠性使用及维护来保证。因此，在系统设计时要充分利用可靠性的概念和方法考虑系统硬件设计和软件设计。本文介绍几种单片机应用系统可靠性设计的方法。【关键词】单片机；看门狗；抗干扰指令
随着单片机在国防、金融、工业控制等重要领域应用越来越广泛，单片机应用系统的可靠性越来越成为人们关注的一个重要课题。单片机应用系统的可靠性是由多种因素决定的，大体分为硬件系统可靠性设计和软件系统可靠性设计。硬件系统可靠性设计
一、
一
长期使用等方面来解决软件可靠性。单片机系统的抗干扰能力是系统可靠性的重要指标。由于５ｌ单片机的指令系统是复杂指令集结构，致使其抗干扰性能较低，尤其用在工业控制的场合，如果不增加额外的抗干扰措施，甚至无法正常工作。单片机软件抗干扰设计的主要目的就是及时发现 “ 跑飞 ”的程序，并及时地将程序拉入正常轨道，主要方法有：指令冗余、软件 “ 陷阱 ”、软件 “ 看门狗 ”等等。（１）指令冗余ＣＰＵ取指令过程是先取操作码，再取操作数在程序的关键地方人为的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Ｎ０Ｐ指令。这样即使跑飞程序飞到双字节指令和三字节指令操作数上。由于窄操作指令ＮＯＰ的存在，避免了后面的指令被错误地执行，为程序纳入正轨做好准备。此外，对系统流向起重要作用的指令，如ＲＥＴ、ＲＥＴＩ、ＬＣＡＬＩ。、ＬＪ肝，ＪＣ等，可以在这些指令之后插入两条Ｎ０Ｐ指令，可将跑飞程序纳入正轨，以确保这些重要指令的执行。指令冗余只能使ＣＰＵ不再将操作数当作操作码错误地执行，却不能主动地将程序的错误执行方向扭转过来，要想纠止程序的错误执行方向，就需要下面的技术。（２）设计软件 “ 陷阱” 通常在程序存储器中未使用的ＥＰＲ０Ｍ空间填入窄操作指令Ｎ０Ｐ，最后再填入一条跳转指令，跳转到跑飞处理程序，或者直接填入指令ＬＪＭＰＯ０００Ｈ，当跑飞程序落到此区域。即可在执行一段空操作后转入正轨。如果未使用的ＥＰＲＯＭ空间比较大，可以均匀地填入几条空操作指令和跳转指令，这种几条空操作指令加一条跳转指令的结构我们称之为 “ 软件陷阱”。软件陷阱的一般结构为：

单片机应用系统的可靠性设计

单片机应用系统的可靠性设计
・９靠性设计
朱敏，俊新任
２０４）１６０（南京信息职业技术学院信息服务学院，江苏南京
摘要：简要地介绍了单片机应用系统可靠性的重要性，首先并分别给出了硬件可靠性、软件可靠性的概念及其区别。然后
Ｋｅｒｓｍｉｒｃｎｒｌｒｈｄａｅｒｌｉｔ；ｏｔａｅｒｌｉｔ；ｙｔｍ’ ｅｉｉｔ；ｏｔａｅｄｖｌｐｎｏｌｙｗｏｄ：ｃｏｏｔｌ；ａｗｅｉｌｙｓｆｒｅｉｌｙｓｓｅＳｒｌｌｙｓｆｒｅｅｏｍｅｔｔｏｏｅｒｒｂａｉｗｂａｉｂａｉｗ
对于一个成功的单片机应用系统来说，其结果的正确性、功能的完善性固然重要，系统本身的稳定性、但可靠性更为重要。
在许多项目开发过程中，由于开发前期没有对可靠性提出明确
① 硬件有老化现象。硬件老化是物理故障，是器件物理变
化的结果，它有浴盆曲线现象；软件不发生变化，没有磨损现象，
ｔｅｓｆｒｅｅｏｍｅｔｏｌｔｅｅｏｈｈｌｏｒｅａｅｅａｏａｅｅａａｅｙｈｏｔｅｄｖｌｐｎｏｓｏｄｖｌｐｔｅｗｏｅｃｕ，ｌｂｒｔｄｓｐｒｔｌ．ｗａｔｓｒ
ＡｂｔａｔＴｅｉｏｔｎｅｏｃｏｏｔｌｒａｐｉａｉｎｓｓｅ８ｒｌｂｌｙｉｉｔｏｕｅｒｅｙａｄｔｅｃｎｅｔｎａｄｔｅｄｆｅ－ｓｒｃ：ｈｍｐｒｃｆｍｉｒｃｎｒｌｐｌｔｙｔｍ’ ｅｉｉｔｓｎｒｄｃｄｂｉｆ，ｎｏｃｐｉｎｈｉｒａｏｅｃｏａｉｌｈｏ

单片机系统计算机辅助设计工具及软硬件设计和仿真

度ｌ陕。但后来开发的Ｃ１５语言，以方便地实现程序设计模可
１引言
块化，代码可读性好、易维护和升级，而且在绝大多数应用条
使用适当的计算机辅助技术和工具来辅助单片机控制件下执行效率已经非常接近汇编语言，采用Ｃ语言进行单５１系统的设计开发能够大大地节省人的劳动，生电脑解放人片机软件编程有其独特优势。产因此用Ｃ进行单片机程序设５１
脑的巨大效益。早期的如Ｚ０单片机，８虽然使用汇编语言编计已经成为单片机程序设计的主流之一。程，但是机器只识别由０和１组成的编码，当编出程序后故对于Ｃ１的编译执行，５目前最普遍使用的பைடு நூலகம் ＫＩ１ＥＬ５软
还需要人工将其翻译成机器码，输入到单片机中，后才件。ＥＬ５是德国ＫＩ司开发的单片机Ｃ语言编译器，再然ＫＩ１ＥＬ公
实时在线仿真器［、国Ｌｂｅｔ公司的Ｐｏｕ软件口４英１ａｅｎｅｒｒｔｓｅ等。
２１００年４月
长治学院学报
ＪｕａｆａｇｈｎｖｒｉｏｒｌｎｚｉＵｉｅｓｔｎｏＣｈｙ
Ａｐｒ２０．，０１
第２７卷
第２期
Ｖｏ．７．２１２Ｎｏ．
单片机系统计算机辅助设计工具及软硬件设计和仿真
吴泽球
（夷学院，建武夷山武福
集成开发环境Ｋｉ软件脚Ｉｔ公司的ＡＭ１美国的ｃ — 系统是Ｐｏｕ系统的中心，它是画原理图和仿真的设计环ｅｌ、ｅｎｌＳ５、ｙｒｔｓｅｂｍｅｅｃｏｙｔｒｎ公司的Ｃｓ０１ｅｔｒｓｓｎＩｃｉＭｉｅｙ８５等。国内的有Ｍｅ— 境。Ｐｏｅｓ可以与ＫＩｄｒｔｕＥＬ结合使用和联合进行单片机软、Ｗｉｎ集成开发环境、伟福集成开发软件等＿功能比较齐全的硬件的仿真调试，引。这使得不需要单片机硬件系统就能完成程集成开发环境可以将用户在开发应用软件过程中所需的所序仿真调试，以及对单片机系统硬件不能包括电子线路部分有工具有机地结合起来，这些工具包括编辑器，高级语言编的仿真。这给单片机系统的设计带来了极大的便利。

增强型8051单片机应用系统设计

功能定义
根据需求调研结果，明确系统需要实现的功能，并对其进行分类和整理。
性能指标
根据功能定义，制定系统的性能指标，包括响应时间、稳定性、可靠性等。Leabharlann 系统架构设计架构规划
根据系统需求和性能指标，设计系统的整体架构，包括硬件和软件两部分。
模块划分
将系统划分为若干个模块，明确每个模块的功能和接口，便于后续的硬件和软件设计。
算法设计
根据系统需求和架构设计，设计系统的算法，包括数据处理、控制策略等。
程序编写
使用C语言等编程语言，编写系统的程序代码，实现算法的功能。
程序调试
通过仿真、实际测试等方式，对程序进行调试和优化，确保软件的稳定性和可靠性。
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实际应用案例
智能家居控制系统
系统功能
通过无线通信技术、传感器技术和智能控制算法，实现对家庭照明、空调、门窗、安防等设备的远程控制和定时控制，提高家庭生活的便利性和舒适性。
具备高可靠性和稳定性，适应恶劣的工业环境；支持多种通信协议和工业标准，方便与工业控制系统的集成；具备强大的数据处理和算法处理能力，可实现复杂的控制逻辑和数据处理。
智能仪表系统
系统功能
通过采集各种传感器数据和执行器状态，实现对水、电、气等能源的自动计量、远程抄表和智能控制，提高能源利用效率和降低能源消耗。
重要性和应用范围。
通过实际案例和应用场景，展示了增强型8051单片机在智能家居、工业控制、物联网等领
域的应用效果和优势。
分析了增强型8051单片机在应用系统设计中需要考虑的关键因素，包括硬件设计、软件编程、系统集成等方面。
总结了增强型8051单片机应用系统设计的优点和不足，并提出了改进和优化的建议。

单片机应用系统的软硬件开发

成的要求和功能。可能编写出好的软件，将它用于才并实际系统中。
Ｐ９８８Ｃ８４单片机内部有６Ｋ字节ＦＡＳ（闪存储４ＬＨ快器）３个计数器、３、３ＭＨｚ时钟、６个机器周期执行一条指令、总线、／ＡＰ等，而使开发的系统有更高Ｉ ℃ ＩＩＳＰ从
摘要
本文结合作者多年的实际开发单片机应用系统的体会，硬件开发、件编程、靠性设计以及开发手段等方面做从软可了归纳式叙述，其是普通开发者容易忽视的地方做了较细致的分析，对单片机应用系统的开发者无疑具有一定价值尤这的参考作用。关键词：片机，件设计，件编程，靠性单硬软可
发难度较小，发出的硬件性能可靠、构紧凑、于开结利修改、密性好。这种方法也是硬件接口开发的趋势：保
如Ａｌｒｔａ公司生产的ＥＭ７２Ｓ应用较广，中国市ｅＰ１８在
面的积累；件编程方面的积累；计与调试经验方面软设
０引言
模糊控制等）内部程序存储器和数据存储器容量的进，
一
单片机的应用开发不单是软件的开发，它与开发
语言和硬件密切相关。所以要求开发者对单片机的内

单片机控制系统的可靠性设计

Ｖｉｆｅｖｉ）ｎｅｒｐｏｄｅｄ（ｄｉｔｒｔ１ｏｕ
ｆＨ＝：Ｔ０Ｈ０／人高８／填位／入高８／填位Ｔ０Ｌ０Ｌ：：
１软件可靠性的设计
１１程序运行监视系统．
ＷＤＲＴ０ｅ／ＴＳ：Ｘ１：／复位看门狗定时器
系统可靠性是指应用系统在规定的时间内．完成规定任务的能力．单片机系统大多用于外围环境恶劣的工业控制环境．系统的可靠性设计是影响整个系统能否正常运行的重要因素．片机系统的可单靠性设计可从以下三个方面加以设计：硬件系统设计、软件设计以及电路板图设计．
常用的有两种方式：１程序判断滤波，方法是建（）其
立在对具体控制对象的实际情况分析基础上．根据对编入程序中的生产丁艺机理的分析或现场经验确定两次采样可能出现的最大偏差 △ｘ．若超过 △Ｘ．
执行的监控程序处．Ｔ定时选择要依情况而ＷＤ的定，般从毫秒级到秒级。一设计完善的ＷＤＴ电路可以分设不同的定时供用户选择．时时间的选择应定
间间隔ＸＷＤ进行清零．￣Ｔ这样就不会发生ＷＤ的定Ｔ
境的干扰源比较多．在检测￣ＡＤ化器的传输线＇／转ｉ上一般需要加一个ＲＣ低通滤波器．但对于频率很 —