单片机系统的可靠性技术
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低电压复位技术用于监测单片机电源电压，当电 压低于某一值时产生复位信号。由于单片机技术的发 展，单片机本身对电源电压范围的要求越来越宽。电 源电压从当初的5V降至3.3V，并且继续下降到2.7V、 2.2V、1.8V。在是否使用低电压复位功能时应根据具 体应用情况权衡一下。
4. EFT技术
新近推出的Motorola M68HC08 系列单片机采 用EFT(Electrical Fast Transient)技术进一步提高了 单片机的抗干扰能力。当振荡电路的正弦波信号受 到外界干扰时，其波形上会叠加一些毛刺。以施密 特电路对其整形时，这种毛刺会成为触发信号干扰 正常的时钟信号。交替使用施密特电路和RC滤波 可以使这类毛刺不起作用，这就是EFT技术。随着 VLSI技术的不断发展，电路内部的抗干扰技术也在 不断发展之中。
4. 数字滤波
a. 程序判断滤波法
判断两次采样允许的最大偏差ΔY或单 次采样允许的最大(小)值。
b. 中位值滤波法
中位值滤波法就是对某一被测参数连续 采样N次(一般N取奇数)，然后把N次采样值 按大小排列，取中间值作为本次采样值。
c. 算术平均滤波法
算术平均滤波法就是连续取N个值进行 采样，然后算术平均。
d. 递推平均滤波法
递推平均滤波法是把N个测量数据看成一 个队列，队列的长度为N，每进行一次新的测 量，就把测量结果放入队尾，而扔掉原来队 首的一次数据，这样一来在队列中始终有N个 “最新”的测量数据。计算滤波值时，只要 把队列中的N个数据进行平均，就可以得到新 的滤波值。
Βιβλιοθήκη Baidu片机应用系统的软件抗干扰措施
1. 开机自检 2 .指令冗余技术 3. 对确定的工作状态进行多次刷新 4. 数字滤波 5. 软件陷阱 6. “看门狗”技术 7. 干扰避开法 8. I/O开关量软件抗干扰设计 9. 程序运行出错处理程序 10. 编写软件的其它注意事项
1. 开机自检
a. 检测RAM 检查RAM读写是否正常。
b. 重要指令冗余
在对程序流向起决定作用的指令(如RET、 RETI、ACALL、LCALL、LJMP、JZ、JNZ、 JC、JNC、DJNZ等)和某些对系统工作状态 起重要作用的指令(如SETB EA等)之前插入 两条NOP指令。
3. 对确定的工作状态进行多次刷新
一般来说，系统中程序运行到某些特定 的地方时，部分运行参数、输出端口、SP值、 IE值等是可以确定的，在这些地方对这些可 以确定的参数和工作状态进行刷新。例如： 软件的主程序中，在自检和初始化后一般都 有一个循环，刚进入循环时，IE的部分位和 SP等是可以确定的，在这里对这些可以确定 的参数和工作状态用常数进行设置，可以保 证因“跑飞”等原因而造成改变的参数和工 作状态可以迅速恢复正常。
单片机系统的可靠性技术
介绍近年来单片机技术在提 供系统可靠性方面所做的努力与 发展。提醒用户在单片机选型、 单片机应用系统设计以及制造工 艺等方面应注意什么，以实现高 可靠性的单片机应用系统。
主要内容
• 单片机自身的抗干扰措施 • 单片机应用系统的软件抗干扰措施 • 单片机系统的硬件抗干扰措施 • 提高单片机系统抗干扰能力的主要手段 • 单片机系统中印制电路板的抗干扰设计 • 单片机系统中用于抑制干扰的元件
2. 低噪声系列单片机
传统的集成电路设计中，在电源、地的引出上通 常将其安排在对称的两边。如左下角是地，右下角是电 源。这使得电源噪声穿过整个硅片。改进的技术将电源、 地安排在两个相邻的引脚上，这样一方面降低了穿过整 个硅片的电流，一方面使外部去耦电容在PCB设计上更 容易安排，以降低系统噪声。另一个在集成电路设计上 降低噪声的例子是驱动电路的设计。一些单片机提供若 干个大电流的输出引脚，从几十毫安到数百毫安。这些 大功率的驱动电路集成到单片机内部无疑增加了噪声源。 而跳变沿的软化技术可消除这方面的影响，办法是将一 个大功率管做成若干个小管子的并联，再为每个管子输 出端串上不同等效阻值的电阻。以降低di/dt。
b. 检查ROM单元的内容 检查ROM单元的内容的校验和。
c. 检查I/O口状态 检查I/O口是否有短路或开路等不正常现象。
d. 其它接口电路检测 如扩展的E2PROM、A/D转换电路等的检测。
2． 指令冗余技术
a. NOP的使用
可在双字节指令和3字节指令之后插入两 个单字节NOP指令，这可保证其后的指令在 程序“跑飞”后不会被拆散。
5. 软件方面的措施
单片机本身在指令设计上也有一些抗干扰的考虑。 非法指令复位或非法指令中断是当运行程序时遇到 非法指令或非法寻址空间能产生复位或中断。单片 机应用系统程序是事先写好的，不可能有非法指令 或寻址。一定是系统受到干扰，CPU读指令时出的 错。
以上提到的是当前广泛使用的单片机应该具有的 内部抗干扰措施。在选用单片机时，要检查一下这 些性能是否都有，以求设计出可靠性高的系统。
单片机自身的抗干扰措施
1. 降低外时钟频率 2. 低噪声系列单片机 3. 时钟和电压监测电路、“看门狗”、
复位 4. EFT技术 5. 软件方面的措施
1. 降低外时钟频率
外时钟是高频的噪声源，除能引起对本应用系统
的干扰之外，还可能产生对外界的干扰，使电磁兼容 检测不能达标。在对可靠性要求很高的应用系统中， 选用频率低的单片机是降低系统噪声的原则之一。以 8051单片机为例，最短指令周期1μs时，外时钟是 12MHz。而同样速度的Motorola 单片机系统时钟只 需4MHz，更适合用于工控系统。近年来，一些生产 8051兼容单片机的厂商也采用了一些新技术，在不 牺牲运算速度的前提下将对外时钟的需求降至原来的 1/3。而Motorola 单片机在新推出的68HC08系列以 及其16/32位单片机中普遍采用了内部琐相环技术， 将外部时钟频率降至32KHz，而内部总线速度却提高 到8MHz乃至更高。
3.时钟和电压监测电路、“看门狗”、复
位
监测系统时钟，当发现系统时钟停振时产生系统 复位信号以恢复系统时钟，是单片机提高系统可靠性 的措施之一。而时钟监控有效与省电指令STOP是一 对矛盾。只能使用其中之一。
“看门狗”技术是监测应用程序中的一段定时中 断服务程序的运行状况，当这段程序不工作时判断为 系统故障，从而产生系统复位。
4. EFT技术
新近推出的Motorola M68HC08 系列单片机采 用EFT(Electrical Fast Transient)技术进一步提高了 单片机的抗干扰能力。当振荡电路的正弦波信号受 到外界干扰时，其波形上会叠加一些毛刺。以施密 特电路对其整形时，这种毛刺会成为触发信号干扰 正常的时钟信号。交替使用施密特电路和RC滤波 可以使这类毛刺不起作用，这就是EFT技术。随着 VLSI技术的不断发展，电路内部的抗干扰技术也在 不断发展之中。
4. 数字滤波
a. 程序判断滤波法
判断两次采样允许的最大偏差ΔY或单 次采样允许的最大(小)值。
b. 中位值滤波法
中位值滤波法就是对某一被测参数连续 采样N次(一般N取奇数)，然后把N次采样值 按大小排列，取中间值作为本次采样值。
c. 算术平均滤波法
算术平均滤波法就是连续取N个值进行 采样，然后算术平均。
d. 递推平均滤波法
递推平均滤波法是把N个测量数据看成一 个队列，队列的长度为N，每进行一次新的测 量，就把测量结果放入队尾，而扔掉原来队 首的一次数据，这样一来在队列中始终有N个 “最新”的测量数据。计算滤波值时，只要 把队列中的N个数据进行平均，就可以得到新 的滤波值。
Βιβλιοθήκη Baidu片机应用系统的软件抗干扰措施
1. 开机自检 2 .指令冗余技术 3. 对确定的工作状态进行多次刷新 4. 数字滤波 5. 软件陷阱 6. “看门狗”技术 7. 干扰避开法 8. I/O开关量软件抗干扰设计 9. 程序运行出错处理程序 10. 编写软件的其它注意事项
1. 开机自检
a. 检测RAM 检查RAM读写是否正常。
b. 重要指令冗余
在对程序流向起决定作用的指令(如RET、 RETI、ACALL、LCALL、LJMP、JZ、JNZ、 JC、JNC、DJNZ等)和某些对系统工作状态 起重要作用的指令(如SETB EA等)之前插入 两条NOP指令。
3. 对确定的工作状态进行多次刷新
一般来说，系统中程序运行到某些特定 的地方时，部分运行参数、输出端口、SP值、 IE值等是可以确定的，在这些地方对这些可 以确定的参数和工作状态进行刷新。例如： 软件的主程序中，在自检和初始化后一般都 有一个循环，刚进入循环时，IE的部分位和 SP等是可以确定的，在这里对这些可以确定 的参数和工作状态用常数进行设置，可以保 证因“跑飞”等原因而造成改变的参数和工 作状态可以迅速恢复正常。
单片机系统的可靠性技术
介绍近年来单片机技术在提 供系统可靠性方面所做的努力与 发展。提醒用户在单片机选型、 单片机应用系统设计以及制造工 艺等方面应注意什么，以实现高 可靠性的单片机应用系统。
主要内容
• 单片机自身的抗干扰措施 • 单片机应用系统的软件抗干扰措施 • 单片机系统的硬件抗干扰措施 • 提高单片机系统抗干扰能力的主要手段 • 单片机系统中印制电路板的抗干扰设计 • 单片机系统中用于抑制干扰的元件
2. 低噪声系列单片机
传统的集成电路设计中，在电源、地的引出上通 常将其安排在对称的两边。如左下角是地，右下角是电 源。这使得电源噪声穿过整个硅片。改进的技术将电源、 地安排在两个相邻的引脚上，这样一方面降低了穿过整 个硅片的电流，一方面使外部去耦电容在PCB设计上更 容易安排，以降低系统噪声。另一个在集成电路设计上 降低噪声的例子是驱动电路的设计。一些单片机提供若 干个大电流的输出引脚，从几十毫安到数百毫安。这些 大功率的驱动电路集成到单片机内部无疑增加了噪声源。 而跳变沿的软化技术可消除这方面的影响，办法是将一 个大功率管做成若干个小管子的并联，再为每个管子输 出端串上不同等效阻值的电阻。以降低di/dt。
b. 检查ROM单元的内容 检查ROM单元的内容的校验和。
c. 检查I/O口状态 检查I/O口是否有短路或开路等不正常现象。
d. 其它接口电路检测 如扩展的E2PROM、A/D转换电路等的检测。
2． 指令冗余技术
a. NOP的使用
可在双字节指令和3字节指令之后插入两 个单字节NOP指令，这可保证其后的指令在 程序“跑飞”后不会被拆散。
5. 软件方面的措施
单片机本身在指令设计上也有一些抗干扰的考虑。 非法指令复位或非法指令中断是当运行程序时遇到 非法指令或非法寻址空间能产生复位或中断。单片 机应用系统程序是事先写好的，不可能有非法指令 或寻址。一定是系统受到干扰，CPU读指令时出的 错。
以上提到的是当前广泛使用的单片机应该具有的 内部抗干扰措施。在选用单片机时，要检查一下这 些性能是否都有，以求设计出可靠性高的系统。
单片机自身的抗干扰措施
1. 降低外时钟频率 2. 低噪声系列单片机 3. 时钟和电压监测电路、“看门狗”、
复位 4. EFT技术 5. 软件方面的措施
1. 降低外时钟频率
外时钟是高频的噪声源，除能引起对本应用系统
的干扰之外，还可能产生对外界的干扰，使电磁兼容 检测不能达标。在对可靠性要求很高的应用系统中， 选用频率低的单片机是降低系统噪声的原则之一。以 8051单片机为例，最短指令周期1μs时，外时钟是 12MHz。而同样速度的Motorola 单片机系统时钟只 需4MHz，更适合用于工控系统。近年来，一些生产 8051兼容单片机的厂商也采用了一些新技术，在不 牺牲运算速度的前提下将对外时钟的需求降至原来的 1/3。而Motorola 单片机在新推出的68HC08系列以 及其16/32位单片机中普遍采用了内部琐相环技术， 将外部时钟频率降至32KHz，而内部总线速度却提高 到8MHz乃至更高。
3.时钟和电压监测电路、“看门狗”、复
位
监测系统时钟，当发现系统时钟停振时产生系统 复位信号以恢复系统时钟，是单片机提高系统可靠性 的措施之一。而时钟监控有效与省电指令STOP是一 对矛盾。只能使用其中之一。
“看门狗”技术是监测应用程序中的一段定时中 断服务程序的运行状况，当这段程序不工作时判断为 系统故障，从而产生系统复位。