提高单片机系统可靠性的设计方法

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单片机控制系统的设计与调试方法

单片机控制系统的设计与调试方法一、前言单片机控制系统是现代电子技术中的一种重要的应用，它具有体积小、功耗低、成本低等优点，被广泛应用于各种领域。

本文将介绍单片机控制系统的设计与调试方法。

二、硬件设计1. 确定系统功能需求在进行单片机控制系统的硬件设计前，需要确定系统的功能需求。

这包括了系统所要实现的功能以及所需要使用的传感器和执行器等。

2. 选择适当的单片机芯片根据系统的功能需求和性能要求，选择适当的单片机芯片。

常见的单片机芯片有8051系列、PIC系列、AVR系列等。

3. 设计电路图根据所选单片机芯片和外围器件，设计电路图。

电路图应包括主控芯片、外设接口电路、时钟电路等。

4. PCB设计根据电路图进行PCB布局和布线设计。

在进行PCB设计时应注意防止信号干扰和功率噪声等问题。

5. 制作PCB板完成PCB设计后，可以通过打样或委托加工来制作PCB板。

6. 组装调试将所选单片机芯片及外围器件进行组装，并进行调试。

在调试时需要注意电路连接是否正确、电源电压是否稳定等问题。

三、软件设计1. 确定系统的软件功能需求在进行单片机控制系统的软件设计前，需要确定系统的软件功能需求。

这包括了系统所要实现的功能以及所需要使用的算法和数据结构等。

2. 编写程序框架根据所选单片机芯片和外围器件，编写程序框架。

程序框架应包括初始化函数、主循环函数等。

3. 编写具体功能模块根据系统的软件功能需求，编写具体功能模块。

例如，如果系统需要测量温度，则需要编写一个测量温度的函数。

4. 调试程序完成程序编写后，进行调试。

在调试时需要注意程序是否能够正确运行、是否存在死循环等问题。

四、系统调试1. 确定测试方法在进行单片机控制系统的调试前，需要确定测试方法。

测试方法应包括了测试步骤和测试工具等。

2. 进行硬件测试对单片机控制系统进行硬件测试。

硬件测试应包括了电路连接是否正确、电源电压是否稳定等问题。

3. 进行软件测试对单片机控制系统进行软件测试。

「单片机硬件系统设计原则和应用编程技巧」

「单片机硬件系统设计原则和应用编程技巧」单片机是一种集成电路芯片，具有处理器、存储器和输入输出控制器等基本功能，广泛应用于嵌入式系统中。

在进行单片机的硬件系统设计和应用编程时，需要遵循一些原则和技巧，以保证系统的稳定性和性能。

一、硬件系统设计原则：1.选择适合的单片机型号：根据具体应用需求选择合适的单片机型号，考虑其处理能力、接口数目、存储容量等因素。

2.合理设计电路连接：包括外围电路的设计、时钟源的选择、复位电路的设计等。

合理使用去耦电容、滤波电容等元器件，以保证电路的稳定性和抗干扰能力。

3.合理布局电路元件：将具有相互关联的元件尽量靠近，以减少互相之间的干扰。

同时，要考虑到元件的散热问题，合理布局散热器件。

4.正确选择电源：选择稳压电源和电池电源相结合的方式，保证电源电压的稳定性和可靠性。

5.注意信号的低噪声设计：减少线路中功率噪声、高频噪声的干扰，以保证信号的准确性和可靠性。

6.进行可靠性测试和验证：进行电路参数测试、温度试验、震动试验等，以确保单片机系统的可靠性。

1.熟悉单片机的架构和指令集：了解单片机的寄存器、外设接口等硬件结构，掌握其指令集编程指令。

2.合理规划和分配存储器空间：合理使用单片机的ROM和RAM存储空间，避免资源浪费和溢出。

3.编写简洁高效的代码：遵循良好的代码规范，尽量简化代码逻辑，减少不必要的条件分支和循环语句。

使用适当的数据结构和算法优化程序性能。

4.注意中断服务程序的设计：合理使用中断，将中断服务程序设计得简短高效，避免中断嵌套过深和占用过多的处理时间。

5.注意软硬件的时序关系：根据具体应用场景，注意软硬件信号的时序关系，防止由于时序上的冲突而导致程序错误。

6.进行调试和测试：通过使用单片机调试工具，例如仿真器和调试器，对编写的程序进行调试和测试，解决可能出现的问题。

总结起来，单片机硬件系统设计和应用编程需要遵循合理的设计原则，结合一些技巧，以确保系统的稳定性和性能。

MCS51单片机应用系统可靠性及抗干扰设计

189287/ tiefen tjjkyq
（2）死机0316baowencailiao/ 3．系统对被控对象的误操作 4．被控对象状态不稳定
9.2 单片机系统中硬件抗干扰设计
9.2.1 干扰的耦合方式 1．直接耦合 nizifn mynzf mynzf mynzgf 0838mlj zhongtezc topbrightness/
9.3.3 系统复位特征
1．上电标志的设定方法 ① SP建立上电标志。 ② PSW.5建立上电标志。 ③ 内RAM建立上电标志。 2．软件复位与中断激活标志 3．程序失控后恢复运行的方法 4．睡眠抗干扰
9.4 “看门狗”技术和掉电保护
9.4.1 “看门狗”技术
1．软件“看门狗”技术 nizifn mynzf mynzf mynzg mynzg mynzg mljsgf mljnzf
0838mlj zhongtezc topbrightness/
2．硬件“看门狗”技术 hd8go hd88go sj93 oemgc/
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oemdg/ xcdnpx/ skfjk oemdg
3．上电复位与“看门狗”信号复位的不同处 zhongtezc yanjigz/ zg-nsk skf-zt nsk-zt/ fag-zt/ ntn-zt 189286/ xcdnpx/ dgxcdn dgxcpx xcwxpx
理过程
xunchi-px/ oemfy 0759mz lczx188 189287/ tiefen tjjkyq
0316baowencailiao/
9.4.2 掉电保护电路
1．简单的COMS RAM 掉电保护电路 2．可靠的COMS RAM掉电保护电路 nizifn mynzf mynzf mynzg

单片机系统的设计方法

了一项必不可少的工作加密的目的就是为了保护新产品的
对待。２．针对于硬件的电路总体设计和各部分电路的组成．系统软件可分为数据采集、数据显示、数据传输和数据存储这４个基本功能。软件系统包括主程序、系统监控、定时／中断等
子程序。
核心技术．基本原则是采取可行性的办法增加难度．防止原理被测试和软件被修改及仿制．以此来保护产品不被仿制或
者减少被仿制的可能
主程序为整个通用数据采集系统的主体部分．它由若干
个模块组成：自检与初始化模块、ＭＤ转换程序模块、显示驱
加密分硬件加密和软件加密两项硬件的加密中心思想
是使硬件电路核心部分不能破译因此可以采用总线烧毁
动模块、监控程序模块、按键程序模块、数据上传通讯模块、数据定时存储模块。其中有些模块还包含有子模块，使用时
下一级模块被高一级模块调用，各部分既相互独立．又相互
法、总线置乱法、ＲＡＭ替代法、用ＧＡＬ器件对ＥＰＲＯＭ中的软件进行加密．以及采用多单片机结构来解决加密的问题软件加密的思想则是通过对程序和数据进行处理．具体的有插入多条跳转指令降低程序可读性、在程序模块之间插入一

单片机应用系统设计的方法

有较多软件支持、具有相应单片机的开发工具，比较熟悉的机型，以便能马上着手进行系统的设计；同时可以借鉴一些现有的技术，利用性能优良的开发工具缩短开发周期，降低开发成本。
4.选择检测元件选择好被测参数的测量元件是影响控制系统精度的重要因素之
一。测量各种参数的传感器，如温度、流量、压力、液位、成分、位移、重量、速度等，种类繁多，规格各异，因此要选择合适的检测元器件。 5.选择执行机构
2.硬件设计的步骤
根据系统需要确定使用哪种结构，确定系统中主要电路是最小应用系统还是扩展系统。除单片机外，系统中还需要哪些扩展芯片、模拟电路等。
1
2
3
进行电路连接，绘制出完整的电路连接图。
4
根据各输入输出数据的传送方式确定是中断方式、查询方式还是无条件方式等。
进行资源分配，各输入输出信号应分别使用哪个并行口、串行口、中断、定时/计数器等。
执行机构是单片机控制系统的重要组成部件之一。执行机构的选择一方面要与控制算法匹配，另一方面要根据被控对象的实际情况决定。
6.软件和硬件的功能划分软件和硬件功能的划分如同人的思想和躯干功能的划分一
样。在实际应用中，一旦一个系统功能确定，其软件和硬件的功能就基本确定。但从另一方面说，具有相同功能的单片机应用系统，其软硬件功能可以在很宽的范围内变化，一些硬件电路的功能可以由软件来实现，反之亦然。软件替代硬件，可以降低成本，但可能降低系统速度；硬件替代软件，会增加成本，但也提高工作速度。
3.选择单片机单片机种类繁多，选择合适的单片机是应用系统设计的关键。
一般可以从以下几个方面考虑：（1）所选的单片机型号必须有稳定、充足的货源，最好选择该
领域应用最广的单片机系列产品。（2）根据系统的功能要求和各种单片机的性能，选择最容易实

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

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

单片机的系统设计与性能测试方法研究

单片机的系统设计与性能测试方法研究概述：随着科技的不断进步，单片机已经广泛应用于各个领域。

单片机的系统设计和性能测试是确保其正常运行和性能稳定的重要环节。

本文将从系统设计和性能测试两个方面对单片机进行研究，并提出相应的方法。

一、单片机系统设计单片机系统设计是单片机开发中的关键步骤之一，它包括硬件设计和软件设计。

硬件设计：1. 选择合适的单片机型号：根据实际需求和预算，选择适合的单片机型号。

考虑到性能、功耗、外设支持等因素，选择合适的型号。

2. 电源设计：为单片机提供稳定的电源是系统设计的基础。

根据单片机的工作电压和电流要求，设计合适的电源电路。

3. 外设接口设计：根据实际需求设计单片机与外部设备的接口电路，包括通信接口、输入输出接口等。

确保单片机能够与外部设备进行数据交换。

4. PCB设计：根据单片机及其外设的布局、连接方式和尺寸，设计相应的PCB板。

保证信号传输和电源供应的稳定性。

软件设计：1. 系统架构设计：根据需求，对单片机的软件系统进行结构化设计。

包括模块分配、任务划分等，确保系统的可维护性和可扩展性。

2. 软件编程：根据系统设计的要求，使用合适的编程语言进行单片机软件开发。

编写程序实现各个模块，并进行调试和测试。

3. 驱动程序设计：如需要与外设进行交互，需要设计相应的驱动程序。

根据硬件接口设计，编写相应的驱动程序，实现与外设的通信和控制。

4. 系统测试：对系统进行综合测试，确保系统的功能正常。

包括功能测试和性能测试，验证系统是否满足需求。

二、单片机性能测试方法研究单片机的性能测试是评估其运行性能和稳定性的重要手段。

下面介绍几种常用的单片机性能测试方法。

1. 性能指标测试：- 时钟频率测试：通过设置单片机的时钟频率，运行相应的测试程序，利用计时器进行计时，得出单片机的实际工作频率。

- 存储器容量测试：通过编写测试程序，对单片机的内部存储器和外部存储器进行读写操作，测试其容量和读写速度。

- 通信速率测试：通过与外部设备进行数据通信，测试单片机的通信速率和稳定性。

单片机工程师面试题

单片机工程师面试题作为单片机工程师，面试是一个非常重要的环节。

在这个过程中，面试官会通过提问来评估你的技术能力和相关知识。

本文将介绍一些常见的单片机工程师面试题，以帮助你在面试中更好地准备。

1. 请介绍一下单片机的基本概念和作用。

单片机是一种集成了处理器核心、内存和外设等功能的微型计算机系统。

它通常用于控制和处理各种电子设备，如家用电器、汽车电子控制系统等。

单片机具有体积小、功耗低、可靠性高等特点。

2. 简要介绍一下你在之前的项目中用到的单片机及其应用。

在此回答中，你可以详细描述你在过去的项目中使用过的单片机型号、所实现的具体功能以及相关的设计、调试经验等。

这有助于展示你在单片机应用方面的经验和能力。

3. 请解释一下什么是中断？中断是一种在程序执行过程中，由硬件或软件触发的事件。

当发生中断时，当前正在执行的程序会被暂停，转而执行中断处理程序。

中断可以用于处理紧急事件、实现时序控制、提高系统的响应速度等。

4. 什么是定时器和计数器？有何区别？定时器是一种用于产生固定时间间隔的信号的设备，常用于时间控制和时序产生。

计数器是一种用于计数事物数量的设备，常用于计数、频率测量等应用。

它们之间的区别在于定时器产生连续的时间间隔信号，而计数器用于记录特定事件的次数。

5. 请解释一下IO口和外部中断。

IO口是单片机用于与外部设备进行数字信号输入/输出的接口。

它可以用于与各种外设进行通信和控制操作。

外部中断是指通过外部引脚触发的中断信号。

当外部中断引脚检测到信号变化时，单片机会中断当前程序，转而执行外部中断的处理程序。

6. 请说明一下程序计数器和堆栈指针在单片机中的作用。

程序计数器（PC）用于指示当前程序执行的位置，即下一条将要执行的指令地址。

堆栈指针（SP）用于指示堆栈的栈顶位置，堆栈用于保存程序执行过程中的重要数据和中断现场信息。

程序计数器和堆栈指针是单片机实现程序控制流和中断处理的重要寄存器。

7. 在单片机编程中，什么是位操作？为什么要使用位操作？位操作是指对数据的特定位进行读写操作。

单片机系统可靠性设计

学院：电子工程学院班级：0210701 学号：02107025姓名：张文祥单片机系统硬件可靠性设计学院：电子工程学院班级：0210701学号：02107025姓名：张文祥摘要：为了使单片机系统可靠运行，必须对单片机系统进行可靠性设计，为此，提出了单片机系统可靠性设计的思想，并从硬件和软件两个方面探讨了单片机系统可靠性设计的技术途径。

根据硬件和软件子系统的人—环境特性，结合具体的实践经验，提出了单片机系统可靠性设计的具体技术。

这些可靠性设计技术的应用，使单片机系统的可靠性提高到了一个新水平。

关键词：可靠性设计；硬件；模块化；抗干扰引言：近年来，人们在单片机系统可靠性设计方面的探索已卓有成效，一些靠性设计技术在单片机系统中得到了广泛应用。

但单片机系统的可靠性还远不能满足户的需要，特别是在一些新的应用领域，对单片机系的可靠性又有新的要求。

本文主要针对石油测井行业劣应用环境下单片机系统可靠性设计展开论述。

单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。

单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分为如下几个范畴：一、在智能仪器仪表的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。

例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。

二、在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。

三、在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。

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。

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

单片机系统中复位电路的可靠性分析与设计

单片机系统中复位电路的可靠性分析与设计首先，在分析复位电路可靠性之前，有必要了解复位电路的基本原理。

复位电路的主要功能是在系统通电或特定条件发生时将单片机的复位引脚拉低一段时间，使单片机按照预定的状态重新启动，从而保证系统正常运行。

常见的复位电路包括普通复位电路、功率上复位电路、看门狗复位电路等。

复位电路可靠性的分析主要从以下几个方面入手：1.电源稳定性：复位电路的工作依赖于电源的稳定性。

如果电源波动较大，可能会导致复位信号不稳定，引起系统复位异常。

因此，建议在设计中增加稳压电路、滤波电路等措施，确保电源的稳定性和纹波小。

2.噪声干扰：单片机工作环境中存在各种噪声，如电磁干扰、射频干扰等，这些干扰可能导致复位电路误触发或失效。

为了解决这一问题，可以采用屏蔽措施、使用滤波电路或选择抗干扰能力较强的电路器件等。

3.瞬态故障：在系统工作过程中，可能会出现瞬态故障，例如电源电压的瞬间下降、电流的瞬间增加等，这些瞬态故障可能会导致单片机复位异常。

为了提高复位电路的可靠性，可以选择具有快速响应速度的复位电路器件，以及增加滤波电路等。

4.可靠性设计：在复位电路的设计中，还需要考虑电路的可靠性和容错性。

可以采用多级复位电路设计、冗余复位电路设计等方式，以提高系统的容错能力。

在设计复位电路时，需要根据具体应用场景的需求，选择合适的复位电路方案和元器件。

例如，在高可靠性要求场景下，可以选择使用看门狗复位电路，它可以根据系统的状态监测，自动产生复位信号；在对复位速度有较高要求的场景下，可以采用功率上复位电路，它可以在电源波动瞬间产生复位信号。

综上所述，单片机系统中复位电路的可靠性对整个系统的正常运行起着至关重要的作用。

在设计中，需要考虑电源稳定性、噪声干扰、瞬态故障等因素，并采取相应的设计措施，以提高复位电路的可靠性。

此外，根据具体应用场景的需求选择合适的复位电路方案和元器件也是提高可靠性的重要手段。

浅谈单片机控制系统的可靠性

浅谈单片机控制系统的可靠性作者：章檬来源：《城市建设理论研究》2013年第25期摘要：下文主要结合笔者多年的工作实践经验，针对单片机控制系统中的可靠性进行了探讨，提出了规范合理的系统设计和容错设计来提高系统的可靠性，同时对系统的干扰进行了介绍，并给出了硬件和软件抗干扰的措施，使单片机控制系统的工作可靠、稳定、高效。

关键词：可靠性容错干扰中图分类号：TN973.3 文献标识码：A 文章编号：1、规范合理的系统设计和容错设计单片机控制系统是完成一定控制功能的系统，有其工作任务、运行环境和持续运行时间。

设计中不仅要考虑系统运行的可靠性以及可维护性，还要考虑系统的性价比，为了保证系统的可靠持续运行，规范合理的系统设计和容错设计是非常重要的。

在单片机控制系统的设计中要求方案正确、易于实现。

系统的硬件和软件的功能分配合理不仅有利于系统的良好运行，而且有利于节约系统的开发成本，便于可扩展和可维护。

在满足系统性能指标和可靠性的前提下，元器件尽量选择廉价、性能优良、常见的元器件品种和型号，充分利用较好的系统设计方案来降低使用元器件的设计等级。

在系统的元器件的布局、印制板的布线以及电源和地线连接情况等都会对系统的运行性能和抗干扰能力产生影响。

软件设计要求模块化程序设计和结构化程序设计。

容错设计就是对故障予以容忍的设计。

因为单片机控制系统故障或出错是客观存在的，容错设计就是解除系统故障或出错影响措施。

实施的方法是投入超常规设计所需要的资源，以换取更高的系统可靠性。

2、单片机控制系统的干扰简介要解决单片机控制系统的干扰问题，必须对干扰的来源、类型等进行分析才能找到合适的抗干扰方法。

单片机控制系统是包含数字电路和模拟电路部分，因此受干扰的情况较复杂，不论是哪种信号，只要其中夹杂有干扰信号都会对单片机某个单元甚至使整个控制系统造成干扰或故障。

干扰的类型从单片机控制系统来看可以分为外部干扰和内部干扰两种。

外部干扰与系统结构无关，由外界环境决定的影响系统正常运行的因素，如空间、环境温度、湿度或磁的影响等；内部干扰是指由系统结构、制造工艺等决定的因素，如分布电容、分布电感引起的耦合，多点接地引起的电位差和电源系统引入的干扰等。

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 —

浅谈提高单片机系统运行的可靠性

雷击。
4.4 软件字滤术数波技
在直流电源电路中由于单片机及一些存储器、接口电路等都是数字电路，所以在电源电路会产生峰值很大的尖峰电流，直接干扰单片机正常工作。利用电感电容等元件可以消除此类噪声，这种方法称为滤波技术，软件数字滤波是通过程序设计对单片机数据采集部分输人的信号进行加工处理，以达到抗干扰的目的。可分别采取程序判断滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法、中位值滤波法和防脉冲干扰平均值滤波法实现。 4. 5 输出端口刷新单片机的1 0 口 / 常受到外部信号的千扰，在程序中周期性地添加输出端刷新指令，可以降低干扰对输出口状态的影响。在程序中指定RAM 单元，存储输出口当时所处的状态，在程序运行过程中根据这些RAM单元的内容去刷新 1/ 0 口。 4 .6 睡眠抗干扰 CPU 在很多情况下是处于等待状态，这时，它虽然没有工作但却清醒，很易受干扰。若让 CPU 在无正常工作时休眠，必要时再由中断系统来唤醒它，可以使其受到的干扰大大降低，同时功耗也大大降低。
机系统的可靠性进行探讨。
去祸电容。
3.3 屏蔽抗干术扰技
屏蔽是指用屏蔽体把通过空间进行电场、磁场或电磁场祸合的部分隔离开来，割断其空间场的祸合通道，可大大降低噪声祸合，取得较好的抗干扰效果。屏蔽的方法通常是用低电阻材料作成屏蔽体，把需要隔离的部分包围起来。静电屏蔽的方法一般是在电容祸合通道上插入一个接地的金属屏蔽导体，由于金属屏蔽导体接地，其中的干扰电压为零，从而隔断了电场千扰的原来祸合通道。磁场屏蔽一般采用导磁率高的材料作屏蔽体，利用其磁阻小的特点，给干扰源产生的磁通提供一个低磁阻回路，并使其限制在屏蔽体内，从而实现磁场屏蔽，并且最好采用一定间隔的两