单片机系统可靠性设计
「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
（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/
189288 hzp580 yjoem
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
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 、 Ｒ Ａ Ｍ 替代法 、 用Ｇ Ａ Ｌ器 件 对 Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ 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
单片机应用系统的可靠性设计研究
关 键 词 可靠性 ；看门狗” “ 技术 ； 解码输出
［ 中图分 类号 ］ Ｔ ３ ８ ２ Ｐ ６ ． 【 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２ ６卷
第 ４期
２０ ０ ９年 １ 月 １
江苏教育学 院学报 （自然科 学版） Ｊｕ ａ ｆ ｉｎ ｓ ｎｔｕｅｏ ｄ ｃｔ ｎ（ ａｕａ Ｓ ｉ ｃｓ ｏ ｒ ｌ ａｇｕＩｓｔｔ ｆ ｕ ａ ｏ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｎ ｅ ） ｎ ｏＪ ｉ Ｅ ｉ ｅ
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ４ １２ ． Ｎｏ ． ２ ０ ｖ ，０ ９
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 Ｒ Ｒ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 ９ ｌ． Ｋｑ Ｒ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 ４ ５ 输 设 ． Ｖ时的最大输 出电流为 ５ 则 可 ｍＡ， 求得 Ｒ的最小值 为 ９ ０ ￣选取 Ｒ的值为 ３ Ｏ左右 ， ０ ｆ． Ｋ 这样 与最大值 之 间和与最小值 之间都 留出
单片机控制系统可靠性硬件设计方法探讨
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 （９ ６ １６一
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
ＦＵ ｉ Ｊｅ
［ ｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅａｔ ｌ ｎｒｄ ｃ ｓｔｅ ｃｕｅ ａ ｄｋ ｙ ｒｇｏ ｓｏ ｅｓｉ ｅｏｉｎ ｉ ｉｈ ｙ ｃ ｎｔ ｃ ｏ Ａ ｓｒ ｃ］ ｈ ｒ ｃ ｉｔ ｕ ｅ ｈ ａ ｓ ｎ ｅ ｅ ｉｎ ｆｔ ｏｌ ｒｓ ｎｈｇ ｗａ ｏ ｓ ｕ ｔ ｎ ｉｅ ｏ ｈ ｏ ｒ ｉ ｐｏｅ ｔ ｎ ｄ ｆｒｃ ｓ ｈ ｏｓ ｌ ｑ ａ ｔｙ ｏ ｏｌｅｏ ｉｎ ｉ ｈ ｏ ｎ ｔ ｏ ｒｊｃ，ａ ｏｅ ａｔ ｔｅ ｐ ｓｉ ｅ ｕ ｉ ｆｓｉ ｒｓ ｎ ｔｅｓ ｏ ｏ ｃ ｍｅ “ ａｊ ｉｏ ｉ ｒｏ ｓ ｂ ｎ ｔ ｏ Ｐ ｎｉ Ｌａ ｂｎ Ｈａｂ ｒ ｎ Ｈｉｈ ａ ”ｐｏｅｔ ｕｉｇｔｅｍａ ｅ ｔ ａ ｍｏ ｅ ｉ ｏｌ ｒ ｓ ｎ ｑ ａ ｔａ ｖ ｎｌｓ ｉ ｎｎ ｒｖｎｅ ｇ ｗ ｙ ｒｊｃ， ｓ ｔ ｍａ ｃｌ ｄ ｌ ｎｓｉ ｅｏｉ ｕ ｎｉ ｔ ｅａ ａ ｉ ｉ Ｌ ａ ｉｇＰｏ ｉｃ． ｎ ｈ ｈ ｉ ｏ ｔｉ ｙ ｓｎ ｏ Ｔ ｅ ｒ ｃｅ ｌ ｄｓｕ ｓｓ ｔｅ ｆｒｃ ｓ ｎ ｔｏ ｓ ｔｒｕ ｈ ｒｃ ｃｌ ｃ ｎｔ ｃ ｏ ｒｊｃ ，ｐｏ ｉｉｇ ｈ ａｔ ｌ ｓ ｉ ｓｅ ｈ ｏｅａｔ ｇ ｍｅ ｄ ｏ ｇ ｐａｔ ａ ｏ ｓ ｕ ｔ ｎ ｐｏｅｔ ｒｖｄｎ ｉ ａ ｏ ｃ ｉ ｈ ｈ ｉ ｒ ｉ ｓ ｒｆｒｎ ｅ ｏ ａｅ ｎ ｏｌ ｏ ｓｒａ ｏ ｉｈ ｙｃ ｎｔ ｃ ｏ ｒｊｃ ｉ ｉｏ ｉｇ ｅｅｅ ｃ ｓ ｒ ｔｒ ｄｓｉｃ ｎｅｖ ｔ ｎｉ ｈｇ ｗａ ｏ ｓ ｕｔ ｎｐｏｅｔ ｎＬ ａ ｎｎ ． ｆ ｗ ａ ｉ ｎ ｒｉ ［ ｙ ｏ ｄ ］Ｈｉｈ ｙ Ｗ ａ ｒ ｎ ｏｌ ｏ ｓｒａ ｏ ， ｏｌ ｒｓ ｎ Ｓ ｉＥ ｏ ｉｎＦ ｒｃ ｓｎ Ｋｅ ｗ ｒ ｓ ｇ ｗａ ， ｔ ｄＳ ｉＣ ｎｅｖ ｔ ｎ Ｓ ｉＥ ｏ ｉ ， ｏｌ ｒｓ ｏｅ ａｔ ｇ ｅａ ｉ ｏ ｏ ｉ
单片机多级通信系统的安全性与可靠性分析
单片机多级通信系统的安全性与可靠性分析1.引言单片机多级通信系统是一种广泛应用于物联网、智能家居、工业自动化等领域的系统。
然而，随着通信系统的复杂性不断增加，安全性与可靠性问题在这些系统中受到了越来越多的关注。
本文旨在对单片机多级通信系统的安全性与可靠性进行全面的分析与评估。
2.安全性分析2.1 身份认证身份认证是保证通信系统安全的基础。
在单片机多级通信系统中，可以采用多种身份认证方式，如密码验证、指纹识别、数字证书等。
评估这些身份认证方式的安全性，包括抵御密码破解、伪造身份等攻击手段的能力。
2.2 数据加密与解密在多级通信系统中，数据的加密与解密是保护数据安全的关键。
根据不同的应用需求，可以采用对称加密算法或非对称加密算法来实现数据加密。
评估加密算法的强度和加密密钥的安全性，以及解密算法的准确性和效率。
2.3 漏洞与攻击防范通信系统中的漏洞是黑客进行攻击的入口之一。
对单片机多级通信系统中存在的漏洞进行全面的分析和扫描，及时修补漏洞，并采取防火墙、入侵检测系统等安全措施，提高系统的抗攻击能力。
2.4 安全监控与日志记录对于单片机多级通信系统来说，安全监控和日志记录是保障系统安全的重要手段。
建立安全监控系统和完善的日志记录机制，能够及时发现系统异常行为，并追踪和记录所有通信活动，为安全事件的调查与分析提供依据。
3.可靠性分析3.1 通信协议选择在单片机多级通信系统中，选择合适的通信协议对系统的可靠性至关重要。
评估各种通信协议的优劣，包括传输速率、数据完整性、可靠性等指标，选择适合系统需求的通信协议。
3.2 容错设计容错设计是提高系统可靠性的关键。
通过在系统中引入冗余备份和错误检测纠正等技术手段，可以在单片机多级通信系统中增强抗单点故障和错误恢复能力，提高整个系统的可靠性。
3.3 时延与吞吐量优化单片机多级通信系统通常需要处理大量的数据。
在设计系统时，需要考虑数据传输的时延和吞吐量问题，通过优化算法、增加带宽和减少通信链路的拥塞等方式，提高系统的响应速度和数据处理能力。
增强单片机系统可靠性的软硬件设计
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（０ ７ ０ ６ 。 国 ６ ３ １ ４ ）
图 １ 前 级 滤 波 电路
１ ２ 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 ＡＴ８ Ｃ５ ９ １单 片 机
单片机控制系统的可靠性探讨
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
的 电磁 干扰 ，磁 场 屏 蔽 目的 是消 除或 抑制 直 流或 低 频 交流 磁场 与 被 干 扰 回路 的磁 耦 合 。对 磁场 进 行屏 蔽 主要 采 取方 法 ：采 用高 磁 导率 材 料 的屏 蔽体 、反 向 电流或 涡流 实现 磁 屏 蔽 ；强磁 场 的屏 蔽 可 以采 用双 层 屏蔽 结 构 ； 电磁 场 屏蔽 主要 是 针对 电磁 波干 扰 的措 施 ．对 于 电场 波 的屏 蔽 ，以 反射 衰 减为 主 ；磁 场 的屏 蔽 ，以吸 收
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 汁就 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
｝ 生，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 单 片机控 制 系统 可 靠性 容错 干扰 近 年 来 ，单 片 机 在 工 业 自动 化 、生 产 过 程 控 制 、智 能 仪 器 仪 表等 领 域 的应 用越 来 越广 泛 ，对 单 片机 控 制系 统 的可 靠性 要 求 越 来越 高 。但 是 ，由于 单 片机控 制 系统 的工 作环 境往 往 复 杂 、恶 劣 ，这 对 系统 的 可靠 性 与安 全性 构 成 了极 大 的威 胁 。 单 片 机 主 要 应 用 在 微 型 计 算 机 控 制 系 统 中 ，或 者 是 在 计 算 机 控制 系统 中位 于现 场 控制 级 ，其 工作 需 要 具有 较高 的 可靠 性 ， 但 是单 片 机往 往处 于 被 干扰 的环 境 中 。所 谓 干扰 就是 有 用信 号 以 外 的噪 声 或造 成 单 片机 控制 系统 不 能 正常 运行 的 破坏 因素 。本 文 主 要对 单 片机 控制 系统可 靠 性进 行 一些 探 讨 。
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。
基于嵌入式单片机的角度自动控制系统的可靠性设计
Ａｂ ｔａｔ Ｔ ｉ ａ ｉｌ ｉｔ ｄ ｃｓａ ｅｉ ｉｔ ｄ ｓ ｎｏ ｎ ｅａ ｔ ｃｎｒｌ ｙｔ ａｅ ｎｅ ｂ ｄ ｅ Ｃ （ ｉｇ ｓ ｃ ： ｈ ｒｃｅ ｎｒ ｕ ｅ ｌ ｂｌｙ ｅｉ ｎａ ｇ ｕｏ ｏｔ ｓ ｍ ｂ ｓｄｏ ｍ ｅ ｄ ｄＳ Ｍ Ｓｎ ｌ ｒ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｉ ｇ ｌ — ｏｓ ｅ ｅ Ｃ ｉ ｃｏｏ ｎａｐ ｃ ｆ ｒｊｃ ｄ ｓ ｎ ａｄ ａｅｄｓ ｎ ｍ ｏ ａ ｔ ａ ｅｉ ， ｏｔ ｌ ｏ ｗ ｒ ｄｓ ｎａ ｄ ｈｐＭｉ ｃ ）ｏ ｓｅｔ ｏ ｐｏ ｔ ｅｉ ，ｈ ｒｗ ｒ ｅｉ ，ｉ ｐｒ ｎ ｐｒ ｄ ｓ ｎ ｃ ｎ ｏ ｆ ａｅ ｅｉ ｎ ｙ ｓ ｅ ｇ ｇ ｔ ｔ ｇ ｒ ｓｔ ｇ
２０ １ ） ０ ０ １
［ 关键词］ 角度 自动控制 系统 ； 重要件 ； 硬件 ； 软件 ； 可靠性设计 ［ 摘 要】 从方案设 计 、 硬件设计 、 重要件设计 、 控制软件 设计 等几个方 面 ， 对某 型基 于单片机 的角度 自动 控制 ［ 文献标识码 ］ Ａ ［ 文章编号 ］０ １ ９ ５ （０ ７ ０ ００ ｏ １０ — ８ ５ ２ ０ ）５— ０ ７一 ６
７
维普资讯
２０ ０ ７年 １ ０月
船
舶
Ｏｃ ｏ ｅ ，２ ０ ｔｂ ｒ ０ ７ Ｎ０． ５
第 ５期
ＳＨＩ ＆ Ｂ Ｐ ０ＡＴ
诸 多环 节之 中。
在这两种方式 中， 角度传感器 、 信号放大器以及执行
可靠性 设 计 的 目的是要在 设计 阶段预 测 和预 防
Hale Waihona Puke 制单元， 以航速为输入信号 ， 以角度 为系统反馈信
号 ， 成一 个 负反馈 型角度 自动 控制 系统 。 组 作 为一 个 角 度 自动控 制 系 统 的设 计 ， 直接 为 它 工程 应用需 要 服务 ， 本 自动控 制 系统 的工 作 可 靠 而
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。
单片机系统软件可靠性设计的研究
微 电 脑 应 用
Ｍ ｉｒ ｃ ｍ ｐ ｔ ｒＡｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｃｏ ｏ ｕ ｅ ｐ ｉ ｔｏ ｓ ｃ
皇 皂
圭 塑 笪呈堂笪
单片机 系统软件可 靠性设计 的研究
Ｔｈ ｌ ｂｌｙ Ｄｅ ｉｎ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ Ｒｅｉ ｉ ｓｇ ｓ ａ ｃ ｆＳＣＭ ｎ ｒ ｌ ｓｅｍ ｆ ａ ｉ ｔ Ｃｏ ｔｏ Ｓｙ ｔ Ｓｏ ｔ ｒ ｗａ ｅ
此 外 ， 靠 硬 件 方 式 并 不 能 完 全 解 决 系 统 的可 靠 性 问 题 。 此 ， 仅 因 软
～
为多字节指令 ， 其后的第 ｎ 条指令必定被拆分 ； ＋１ 在图 Байду номын сангаасｂ 中， （） 当第
ｎ
条指令最后～个操 作数对应 的“ 指令码” 为双字节指令时， 则其后
个操 作 数 对 应 的“ 令 码 ” 指 为三 字 节 指令 时 ， 后 的第 ｎ ２ 指令 其 ＋条
新余高等专科学校 机 电与 自动化 工程系（ 江西新余 ３ ８ ３ ） 胡菊芳 ３ ０ １
（ ｉｎｘ Ｘ ｎｙ ３ ０ １Ｃ ｉａ Ｈ ｕａｇ Ｊ ｇｉ ｉ ｕ３ ８ ３ ， ｈ ） ｕＪｆｎ ａ ｇ ｎ
摘
要： 在分析程序计数器 Ｐ “ ｃ 走飞 ” 成因及其后果基础上 ， 全面 阐述 了指令冗余 、 软件陷阱等常见软件可靠性设计方式 、 优缺点 ， 出了 提
Ｋｅ ｗｏｒ ｓ： ｏｔ ｒ ｅｌ ｉｉｙ ＰＣ ｏ ｗｒ ｎ ｉ ｔｕｃｉｎ ｅ ｕ ａ ｃ ｓｆｗａ ｅ ｔａ ｉ ｅ ｃ ｐｔｏ ｅ ｈｎ ｌｇ ｙ ｄ ｓ ｆｗａ ｅ ｒ ｉ ｌｔ ｂ ａ ｇ ｏ ｇ ｎｓｒ ｔ ｏ ｒ ｄ ｎｄ ｎ ｙ ｏｔ ｒ ｒ ｐ ｎｔｒｅ ｉ ｎ ｔｃ ｏｏ ｙ
单片机应用系统的可靠性研究
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
Ｔ ｉ ａ ｅ ｒ ｔ ｉ ｌ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ｔ ｅｉ ｏｔ ｎ ｅ ｏ Ｃ ｓ ｓｅ ｒ ｌ ｉ ｔ， ｎ ｈ ｎ ｆｃ ｓ ｓｏ ｈ ｐ ｃｆ ｔ ｏ ｓｉ ｅ ｌ ｉｇ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｓ ｍｐ ｙ ｉｔｏ ｕ ｅ ｍｐ ｒａ ｃ ｆＳ Ｍ ｙ ｔｍ ｅｉ ｌ ａ ｄ ｔ ｅ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｓ ｅ ｉ ｃ ｍｅ ｄ ｒ ａｉ ｎ ｉ ｆ ｓ ｈ ｂ ｙ ａ ｉ ｏ ｉ ｈ ｎ ｚ
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。
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５ ｌ 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 Ｃ Ｐ Ｕ 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Ｎ ０ Ｐ 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Ｎ Ｏ Ｐ 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Ｒ Ｅ Ｔ 、 Ｒ Ｅ Ｔ Ｉ 、Ｌ Ｃ Ａ Ｌ Ｉ 。、Ｌ Ｊ 肝 ，Ｊ Ｃ 等，可 以在这 些指 令之 后插入 两条Ｎ ０ Ｐ 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Ｃ Ｐ Ｕ 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Ｅ Ｐ Ｒ ０ Ｍ 空间 填入 窄操作 指令Ｎ ０ Ｐ ，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Ｌ Ｊ Ｍ Ｐ Ｏ ０ ０ ０ Ｈ ，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 Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ 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
・ ９ 靠 性 设 计
朱 敏 ， 俊新 任
２ ０４ ） １ ６ ０ （ 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
Ｋｅ ｒ ｓ ｍｉ ｒ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｈ ｄ ａ ｅ ｒ ｌ ｉ ｔ ； ｏ ｔ ａ ｅ ｒ ｌ ｉ ｔ ； ｙ ｔｍ’ ｅｉ ｉ ｔ ； ｏｔ ａ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｏ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ： ｃ ｏ ｏ ｔ ｌ ； ａ ｗ ｅ ｉ ｌ ｙ ｓ ｆ ｒ ｅｉ ｌ ｙ ｓ ｓｅ Ｓ ｒ ｌ ｌ ｙ ｓ ｆ ｒ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｔｏ ｏｅ ｒ ｒ ｂ ａ ｉ ｗ ｂ ａ ｉ ｂ ａ ｉ ｗ
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 ，
ｔ ｅ ｓ ｆ ｒ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｏ ｌ ｔ ｅ ｅｏ ｈ ｈ ｌ ｏ ｒ ｅ ａ ｅ ｅ ａ ｏ ａｅ ｅ ａ ａｅｙ ｈ ｏｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｏｓ ｏ ｄ ｖ ｌｐ ｔｅ ｗ ｏｅ ｃ ｕ ， ｌ ｂ ｒ ｔｄ ｓ ｐ ｒｔ ｌ ． ｗａ ｔ ｓ ｒ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｉ ｏ ｔｎ ｅ ｏ ｃ ｏ ｏ ｔ ｌ ｒａ ｐ ｉａ ｉｎ ｓ ｓｅ ８ ｒ ｌ ｂ ｌ ｙ ｉ ｉｔｏ ｕ ｅ ｒｅ ｙ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｄｆｅ－ ｓｒ ｃ ： ｈ ｍｐ ｒ ｃ ｆｍｉ ｒｃ ｎ ｒ ｌ ｐ ｌ ｔ ｙ ｔｍ’ ｅｉ ｉ ｔ ｓ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｂ ｉｆ ， ｎ ｏ ｃ ｐ ｉ ｎ ｈ ｉ ｒ ａ ｏｅ ｃ ｏ ａ ｉ ｌ ｈ ｏ
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。
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复位电路在单片机系统中起到重要的作用，它负责在系统发生各种故障或不正常情况时将系统带到安全状态，并重新初始化系统的各个部分。
因此，复位电路具有关键的可靠性要求。
本文将对复位电路的可靠性进行分析，并提出一种设计方法。
首先，我们来分析复位电路的可靠性。
复位电路通常由一个复位信号源、一个复位信号处理器和一个复位信号分发器组成。
可靠性问题主要涉及到复位信号源的稳定性、复位信号处理器的准确性和复位信号分发器的可靠性。
复位信号源的稳定性是保证系统能够正确进入复位状态的关键。
复位信号源通常包括一个或多个用于检测系统状态的感应器，这些感应器可能受到环境变化、电磁干扰等因素的影响，从而导致复位信号的误触发或未触发。
因此，在设计复位信号源时，需要考虑这些因素，并采取措施来减小其影响。
例如，可以使用滤波器来滤除环境噪声，或者使用冗余电路来增加可靠性。
复位信号处理器的准确性是保证系统能够正确处理复位信号的关键。
复位信号处理器通常包括一个或多个逻辑电路和一个时钟源。
逻辑电路可能存在故障或时钟信号可能出现不稳定或漂移，从而导致复位信号的处理错误。
因此，在设计复位信号处理器时，需要选择可靠的逻辑电路和时钟源，并采取措施来检测和纠正故障。
例如，可以使用冗余逻辑电路来增加可靠性，或者使用故障检测和纠正技术来提高容错性。
复位信号分发器的可靠性是保证系统能够正确接收复位信号的关键。
复位信号分发器通常包括一个或多个缓冲器和一个或多个开关电路。
缓冲器可能存在故障或开关电路可能出现打开或关闭错误，从而导致复位信号的传输错误。
因此，在设计复位信号分发器时，需要选择可靠的缓冲器和开关电路，并采取措施来检测和纠正故障。
例如，可以使用冗余缓冲器和开关电路来增加可靠性，或者使用故障检测和纠正技术来提高容错性。
在设计复位电路时，还需要考虑电源稳定性、电路布局和材料选择等因素。
电源稳定性是保证各个部分正常运行的基础，需要选择稳定的电源和适当的电源降噪电路。
单片机控制系统的可靠性设计
Ｖ ｉ ｆｅ ｖ ｉ）ｎｅｒｐ ｏｄ ｅ ｄ（ ｄ ｉｔｒ ｔ１ ｏ ｕ
ｆ Ｈ ＝ ： Ｔ ０ Ｈ ０ ／ 人 高８ ／ 填 位 ／ 入高 ８ ／ 填 位 Ｔ ０Ｌ０ Ｌ： ：
１ 软 件 可 靠 性 的 设 计
１１程 序 运行监 视 系统 ．
ＷＤ Ｒ Ｔ ０ ｅ ／ Ｔ Ｓ ： 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ＷＤ Ｔ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 Ｘ ＷＤ 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 ￣ Ａ Ｄ 化器 的传 输线 ＇／转 ｉ 上一般需 要 加一个 Ｒ Ｃ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
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
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单片机系统可靠性设计
单片机是典型的嵌入式微控制器，由运算器，控制器，存储器，输入输出设备等构成，相当于一个微型的计算机。
下面是小编为你带来的单片机系统可靠性设计，欢迎阅读。
在单片机系统的设计中，为了提升系通过运行的安全性与可靠性，需要针对其硬件系统和软件系统实施可靠性设计，这样才能满足使用需求。
本文将针对单片机系统，分别从软件和硬件两个方面来阐述可靠性设计，具有一定的借鉴意义。
单片机系统可靠性设计
随着科学技术的不断进步，人们对于单片机系统的设计也更加关注，不断研究出新的技术，来提升单片机系统运行的可靠性。
但是其可靠性与用户需求依然存在着一定的差距，亟需对其进行完善，提升可靠性。
正确设计软件
1.认真设计
对于单片机系统每部分的硬件地址，要清楚明确，对于汇编语言指令以及机器状态影响要了解和掌握，对于CPU内部的RAM功能要划分正确，仔细认真编写单片机系统软件。
同时，在编写中，应用软件工程做法，保证程序的透明易懂，提升可维护性和可读性。
2.合理安排中断
按照系统的具体特点，对于工段优先级和中断功能进行
合理的安排，保护和恢复中断现场，防止发生中断冲突。
3.模块化结构
按照系统功能，可以将软件划分为多个模块，保证变成具有清楚的思路，便于调试和阅读，不易出错。
提升可靠性具体措施
1.设计合理的软件陷阱
在运行软件的过程中，有可能会出现失控的情况，例如，受到干扰，或者程序飞逸到非程序区。
所以，在重要程序段、程序断裂点、非程序区以及向量区，可以埋设陷阱，从而及时捕捉飞逸程序。
2.指令冗余技术的应用
在不对实时性造成影响的情况下，反复执行同一指令，应用三选二方式实施判定，可以消除一些偶然的干扰，从而提升可靠性。
指令的应用
在进行单片机的地面测井仪的研制时，在对编好程序进行仿真运行时能够通过，但是写入指令时却无法运行，这是就可以将发生问题的字节用NOP代替，从而正常运行。
4.软件消抖方式
在按键操作中经常会发生意外的抖动，为了有效消抖，在处理程序内，可以通过延时再判，保证人机对话运行的可靠性。
5.直接地址的应用
固定寄存器内的Ri寄存器，可以应用直接地址来提升可靠性，所以在设计软件时，应用直接地址，防止出现误传递。
6.数字滤波技术
在测量参数的时候，可以通过数字滤波技术来消除随机干扰。
例如，针对核测井信号，通过加权平滑，可以消除高斯噪声。
针对井温信号，可以采用程序判断滤波或者中值滤波，提高可信度。
系统合理设计
各种器件应该保证速度匹配，不能混用高、低速器件。
匹配电平，CMOS和TTL接口电平应该匹配。
匹配温度性能，不能混用高、低温器件。
匹配可靠性等级，不能混用可靠性不同的器件。
对于系统时钟要合理的选择。
在保证实时性的情况下，系统时钟较低，能够降低速度要求，可以提高可靠性。
对于连接件的布局和选型、器件安装结构等要合理设计。
单机片系统的键盘板、接口板和主机板需要应用总线板插槽进行相互连接，插槽的工艺会影响系统运行的可靠性。
因此，可以减少中间环节，用插座和插头来代替插槽。
保证元器件的可靠
尽量保证元器件的可靠性等级高。
筛选元器件，对于元器件要进行分级分类的使用。
人-环境特性的可靠性策略
第一，按照硬件的功能，采用模块化布局，主要包括两个层次，分别是板级，以及印制板内部的单元电路。
例如，将不同参数的测量电路进行划分，形成不同接口板，然后在板内将数字电路和模拟电路进行集中布局。
第二，保证元器件的引线走向和布局满足信号传输特性要求。
第三，在印制板的电源入口部分，增加电容，从而滤除电源干扰。
第四，对于同一印制板内部的同一组电源，防止翻面走线，避免不同电源互相干扰。
第五，在继承芯片的供电引脚处安装去耦电容，提升集成芯片运行可靠性。
第六，将调零电路安装到模拟输出通道，抑制输出零漂。
第七，抗振设计。
单机片系统中存在着较多的插拔器件，不仅要选择较好性能的插座，还应该将插座和器件固定在一起，例如涂敷高温硅胶和应用金属卡等。
还可以应用晶振，提高可靠性。
第八，设计低功耗系统。
通过低功耗设计和加装保温瓶，可以适应高温环境。
将单机片系统应用于下井仪中，因为恶劣的散热条件和有限的安装空间，可以简化设计，运用高集成低功耗的元器件。
CPU和其他期间应该保证是军品级别，保证正常工作。
第九，当辐射对微电子器件产生影响后，会造成漏电流和表面翻转，为了改善这种情况，可以应用在通讯和航天领域应用比较广泛的GaAs的单片微波集成电路。
现阶段，在
石油测井行业，还没有出现辐射影响单片机系统运行可靠性的情况，但是也需要重视这方面的因素，从而提升可靠性。
综上所述，针对于单片机系统，为了保证其运行的安全性和可靠性，需要从软件和硬件两个方面入手，进行合理的设计，提升其运行的可靠性。
在软件系统中，需要认真的设计软件，通过一些高新技术的应用，提升软件设计质量，进而提高可靠性。
对于硬件，应该选择一些性能优良的硬件设备，降低各种因素的影响，从而提升运行安全性。
结合软件和硬件两个方面，综合设计单机片系统，全面提高其运行的可靠性。
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