抗干擾問(wèn)題是從事單片機設計的工程技術(shù)人員都將碰到一個(gè)大難題，單片機的工作可靠90%取決于抗干擾設計，不同系統的工作環(huán)境不同，干擾源不同，抗干擾所采取的措施就有所不同。

例如，工業(yè)用電度表的安裝環(huán)境較差，通常的干擾源有：電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，大型用電設備（如：天車(chē)`電爐`大電機`電焊機等）的啟停，高壓設備和電磁開(kāi)關(guān)的電磁輻射等等。較強的干擾很容易造成IC卡電度表控制系統出現軟件故障，使程序因干擾而脫離正常運行順序或飛出程序可執行區而進(jìn)入死循環(huán)失去控制，如不能快速脫離此狀態(tài)，恢復程序的運行，電度表將無(wú)法正常工作。若干擾竄入計量采樣脈沖，將會(huì )導致計量失誤，造成單片機誤動(dòng)作而失去計量的準確性。因此必須采取有效措施遏制干擾的竄入，保證電度表可靠地運行。以IC卡預付費三相電度表為例，闡述針對不同干擾源所采取的抗干擾措施。

電源的抗干擾設計

 單片機的電源中存在著(zhù)交流干擾和直流干擾。在工業(yè)現場(chǎng)中，由于生產(chǎn)負荷的變化`大型用電設備的啟停，常常造成電源電壓的波動(dòng)，有時(shí)還會(huì )產(chǎn)生50~4000V持續幾個(gè)毫微秒的尖峰脈沖，很容易造成“程序失控”或“死機”，對此，采用無(wú)源四端網(wǎng)絡(luò )的抗尖峰干擾抑制器可以很好地將尖峰干擾抑制掉。對交流電轉換成直流電后所竄入的干擾信號，我們采用小型直流開(kāi)關(guān)電源。直流開(kāi)關(guān)電源是一種采用脈沖寬度調制型電源，它省去了傳統的工頻變壓器，具有體積小`重量輕`效率高`電網(wǎng)電壓范圍寬`輸出電壓穩定等特點(diǎn)，并對電網(wǎng)上的高頻脈沖干擾有較強的隔離能力，可以抑制直流干擾。

采用開(kāi)關(guān)電源并不能保證萬(wàn)無(wú)一失，當電網(wǎng)電壓波動(dòng)超過(guò)±10%時(shí)，開(kāi)關(guān)電源的輸出也會(huì )產(chǎn)生波動(dòng)。為了防止電網(wǎng)電壓的波動(dòng)而造成開(kāi)關(guān)電源電壓的波動(dòng)，并導致CPU的誤動(dòng)作和數據丟失等問(wèn)題，采用美國TI公司的電源電壓監視器TL7705設計了電源電壓監視電路（如圖1所示）。該電路能隨時(shí)監測電源電壓的變化，一旦發(fā)現電源故障，能及時(shí)可靠地使單片機復位，禁止對RAM的操作，避免數據破壞。被監測的電壓由TL7705的SENSE（7）腳引入，4.6V~20V，可由RS 來(lái)設定。當被監測電壓為4.75V時(shí)，RS 為200Ω左右。CS 和RS 構成RC 延時(shí)網(wǎng)絡(luò )，延長(cháng)響應時(shí)間，以降低噪聲影響和器件靈敏度。綜合以上措施，可以有效地抑制電源干擾的竄入。

計量采樣脈沖的抗干擾設計

 計量采樣脈沖輸出接到單片機的中斷引腳，MCS-51單片機的中斷觸發(fā)方式有電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)兩種方式。IC卡預付費三相電度表的采樣脈沖在工業(yè)現場(chǎng)工作時(shí)有尖峰干擾，很容易造成計量失誤，為此我們采用了邊沿觸發(fā)中斷與查詢(xún)電平相結合的方式，即在硬件上設計成中斷引腳與某一1/0引腳相連（如圖1所示），將中斷設置為邊沿觸發(fā)方式，當CPU響應中斷后，在中斷處理程序的開(kāi)始，經(jīng)延時(shí)適當的時(shí)間（大于干擾脈沖寬度而小于*小的計量脈沖寬度）查詢(xún)此1/0腳電平是否符合要求，這種措施能有效地去除尖峰脈沖對計量采樣脈沖的干擾。

程序失控的處理

 單片機竄入強干擾后，程序計數器PC的數值可能會(huì )改變，破壞程序的正常運行，造成一些誤動(dòng)作，甚至導致程序“死循環(huán)”，從而引起嚴重的后果。在IC卡預付費三相電度表中采取了如下幾個(gè)措施來(lái)解決程序失控的問(wèn)題。

1 用WATCHDOG監控程序的運行

 通常的硬件WATCHDOG在系統受到干擾而不能正常運行時(shí)，只發(fā)出一個(gè)復位脈沖，如果遇到長(cháng)時(shí)間連續的干擾，這種WATCHDOG電路就束手無(wú)策。我們采用74LS123制作了一個(gè)WATCHDOG電路，在程序正常運行時(shí)，CPU通過(guò)一根1/0接口線(xiàn)定時(shí)防問(wèn)該電路，使其不能發(fā)出復位脈沖。若系統受到連續干擾時(shí)，此電路會(huì )不斷產(chǎn)生復位信號，直到系統正常工作時(shí)為止，因而能抵抗長(cháng)時(shí)間的連續干擾。CPU訪(fǎng)問(wèn)該電路的程序如下：

CLR P1.3

NOP

NOP

SETB P1.3

設置軟件陷阱

 當程序失控而彈飛時(shí)，我們在彈飛區域（一般為轉移指令后，如：LCALL RET RETI JC JNC等，未使用的中斷向量區，未使用的大片ROM空間等）設置軟件陷阱，即設計一段專(zhuān)門(mén)處理程序執行時(shí)出錯的程序，以保證彈飛的程序能迅速納入正確控制軌道。軟件陷阱及出錯處理程序如下：

NOP NOP LJMP ERR ERR：CLR EA；關(guān)中斷

MOV DPTR，#ERRI；準備返回地址

PUSH DPL PUSH DPH

RETI；****中斷激活標志 ERRI：CLR A；準備復位地址

PUSH ACC PUSH ACC；壓入復位地址 RETI；**低級中斷激活標志

系統復位的處理

 在單片機實(shí)時(shí)控制系統中，大多數系統有它自己特定的運行要求。一旦系統復位后，就不允許改變以前的狀態(tài)而重新開(kāi)始運行，但可以采取下述措施：

定時(shí)（如：每一個(gè)循環(huán)周期）將運行過(guò)程中的重要數據寫(xiě)入RAM中保護起來(lái)；

 對外設的動(dòng)作控制，設立動(dòng)作標志，并將該標志與重要數據一并寫(xiě)入PAM中保護起來(lái)；

 硬件上設計一掉電保護電路。系統復位后，用備用電池給RAM供電，使重要數據不被破壞；

 復位重新啟動(dòng)時(shí)，將重要數據和動(dòng)作標志從PAM中讀出，再據此做出判斷，發(fā)出動(dòng)作指令。這樣就保證了狀態(tài)的連續性，而不至造成控制現場(chǎng)的混亂。