由you於yu係xi統tong使shi用yong的de單dan片pian機ji僅jin僅jin依yi靠kao自zi身shen功gong能neng不bu能neng滿man足zu係xi統tong的de要yao求qiu
，需xu要yao應ying用yong外wai部bu接jie口kou芯xin片pian對dui其qi功gong能neng進jin行xing擴kuo展zhan。而er總zong線xian是shi單dan片pian機ji和he外wai部bu各ge種zhong接jie口kou芯xin片pian進jin行xing數shu據ju交jiao換huan的de通tong道dao，總zong線xian的de可ke靠kao性xing直zhi接jie關guan係xi到dao係xi統tong的de可ke靠kao性xing，係xi統tong主zhu要yao采cai取qu以yi下xia措cuo施shi來lai提ti高gao總zong線xian的de抗kang幹gan擾rao能neng力li。

采用三態門式總線驅動器提供總線的抗幹擾能力。總線驅動器使用TTL型三態緩衝門電路74LS245，74LS245可用於雙向驅動。三態門緩衝器能減少分布電容與電感對總線工作的影響，在總線上可連接400個芯片，其總線抗幹擾能力比OC(集電極開路)門大約大10倍，可驅動100m的線。

總zong線xian接jie收shou端duan加jia施shi密mi特te電dian路lu做zuo緩huan衝chong器qi抗kang幹gan擾rao。在zai接jie收shou端duan印yin刷shua板ban插cha座zuo附fu件jian加jia施shi密mi特te電dian路lu來lai做zuo緩huan衝chong器qi，可ke以yi濾lv除chu外wai部bu噪zao聲sheng
，提ti高gao總zong線xian的de抗kang幹gan擾rao性xing能neng。

 

8031的總線由三態輸出器件構成的，在三態驅動器(D)都是高阻抗時是不穩定的。可使用上拉電阻，將總線通過5kΩ電阻R接到電源，使其在瞬間處於穩定的高電位，從而增強抗幹擾能力。
 

改善總線的負載平衡
，提高係統可靠性。給動態RAM加旁路電容，每片動態RAM的供電端上對地並接一個0.1μF的電容以抑製幹擾


，同時盡量縮短電源線和地線的印刷電路板布線。在靜態RAM電(dian)路(lu)中(zhong)，使(shi)電(dian)流(liu)流(liu)動(dong)印(yin)刷(shua)線(xian)跳(tiao)板(ban)的(de)各(ge)處(chu)都(dou)比(bi)較(jiao)均(jun)勻(yun)，不(bu)讓(rang)電(dian)流(liu)變(bian)動(dong)大(da)的(de)區(qu)域(yu)在(zai)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban)各(ge)處(chu)頻(pin)繁(fan)移(yi)動(dong)。使(shi)存(cun)儲(chu)器(qi)存(cun)取(qu)瞬(shun)間(jian)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)噪(zao)聲(sheng)電(dian)壓(ya)峰(feng)值(zhi)變(bian)小(xiao)。

 

 

 

時鍾電路產生CPU的工作時序脈衝，是正常工作的關鍵。時鍾信號被幹擾後將導致CPU的工作時序發生紊亂，使得係統不能正常工作。
 

時(shi)鍾(zhong)信(xin)號(hao)不(bu)僅(jin)是(shi)對(dui)噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao)最(zui)敏(min)感(gan)的(de)部(bu)位(wei)，同(tong)時(shi)也(ye)是(shi)單(dan)片(pian)機(ji)係(xi)統(tong)的(de)主(zhu)要(yao)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)。單(dan)片(pian)機(ji)的(de)時(shi)鍾(zhong)信(xin)號(hao)為(wei)頻(pin)率(lv)很(hen)高(gao)的(de)方(fang)波(bo)
，由(you)與(yu)其(qi)頻(pin)率(lv)相(xiang)同(tong)的(de)正(zheng)弦(xian)基(ji)波(bo)和(he)其(qi)倍(bei)頻(pin)正(zheng)弦(xian)波(bo)疊(die)加(jia)而(er)成(cheng)。頻(pin)率(lv)越(yue)高(gao)，越(yue)容(rong)易(yi)發(fa)射(she)出(chu)去(qu)成(cheng)為(wei)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)。此(ci)外(wai)，時(shi)鍾(zhong)頻(pin)率(lv)越(yue)高(gao)，信(xin)息(xi)傳(chuan)輸(shu)線(xian)上(shang)信(xin)息(xi)變(bian)換(huan)頻(pin)率(lv)也(ye)越(yue)高(gao)，致(zhi)使(shi)線(xian)間(jian)串(chuan)擾(rao)
、反fan射she幹gan擾rao以yi及ji公gong共gong阻zu抗kang幹gan擾rao加jia劇ju。因yin而er
，在zai滿man足zu係xi統tong功gong能neng的de前qian提ti下xia
，應ying盡jin量liang降jiang低di時shi鍾zhong頻pin率lv，這zhe對dui降jiang低di係xi統tong的de電dian磁ci發fa射she，提ti高gao係xi統tong的de抗kang幹gan擾rao性xing能neng極ji為wei有you利li。

係統的嵌入式控製係統時鍾電路的抗幹擾設計主要有以下幾步。

● 時鍾脈衝電路盡量靠近CPU


，引線盡量短而粗。

● 用地線包圍振蕩電路，晶體外殼接地。

● 晶振電路電容性能穩定，容量準確且遠離發熱元件。

● 印刷電路板上大電流信號線、電源變壓器遠離晶振信號的連線。

● 對於外部時鍾源電路，對其芯片電源采取濾波措施。

● 時鍾電路為其他芯片提供時鍾信號時，采用隔離和驅動措施。

 

 

zaiqianrushikongzhixitongshejizhong，fuweidianludeshejifeichangzhongyao
，yinweidanpianjiyingyongxitonggongzuoshi，huijingchangyaoqiujinrufuweigongzuozhuangtai，yineryaoqiufuweidianlubixuzhunque、可靠地工作
，其複位狀態與應用係統的複位狀態是密切相關的。
 

單片機的複位是靠外部電路實現的，在時鍾電路工作後
，隻要在單片機的RST引腳上出現24個振蕩脈衝(2個機器周期)以上的高電平，單片機就實現初始化狀態複位。為了保證係統可靠的複位，在設計複位電路時，要使RST引腳保持10ms以上的高電平。隻要RST保持高電平
，MCS-51單片機就循環複位;當 RST從高電平變為低電平以後
，單片機就從0000H地址開始執行程序。在複位有效期間，ALE、PSEN、P0、P1、P2、P3口引腳輸出高電平
，即使準雙向口皆處於輸入狀態，並將07H寫入棧指針SP(即設定堆棧底07H)。同時，將程序計數器PC和其餘的特殊功能寄存器清零(不定的位除外)。複位不能影響單片機內部的RAM狀態
，但上電複位時，由於是重新供電
，RAM在斷電時數據丟失，上電複位後為隨機數。複位後單片機的初始複位狀態如表1所示。

 

 

係統中采用程序運行監視電路設計來滿足係統的複位工作要求。程序運行監視通常都由各種類型的程序監視定時器WDT(Watch Dog Timer)，俗稱“看門狗”。WDT可保證程序非正常運行，如程序“死機”時
，能及時進入複位狀態。WDT通常有三種類型：單片機內部的WDT功能單元;μP監視控製器件的WDT電路;單片機外部設置的WDT電路。本係統中，我們使用單片機外部設置WDT電路。
 

圖1是外部WDT電路示意圖。WDT是一個帶有清除端CLR及溢出信號OF輸出的定時器。定時器由脈衝源PWDT、循環計數器、單穩態電路組成。PWDT提供循環計數器的計數脈衝，單穩態將循環計數器溢出信號轉換成單片機的複位脈衝WRST。

 

圖1：單片機外部WDT電路示意圖
 

係統使用的MAX813L與8031的接口電路如圖2所示。該電路可實現看門狗、電源故障監控的功能。MAX813L是一款帶有WDT和電壓監控功能的芯片

，其WDT功能可在輸入於1.6s內沒有變化時，產生複位輸出。同時
，電壓監控功能可以保證當電源電壓低於1.25V時，產生低掉電輸出。此外，MAX813L還能在上電時自動產生200ms寬的複位脈衝，並具備人工複位功能，可以給CPU提供良好的保護。

 

圖2：MAX813L與單片機8031的連接圖
 

通過把WO與WR直接相連接，一旦程序跑飛，WO將變為低電平，並保持140ms以上。該信號將使MAX813L複位

，同時清零看門狗定時器，使RST引腳輸出高電平

，將單片機複位。200ms結束後，單片機脫離複位狀態，重新恢複正常的程序運行。
 

上述的硬件“看門狗”用於解決主程序的死循環故障
，對於程序中出現的中斷故障
，係統使用軟件“看門狗”來實現對中斷的發現和處理。軟件“看門狗”會在主程序中設置變量t0和t1。當T0發生一次中斷
，將t0加1，T1發生一次中斷，將t1加1。在主程序的功能模塊開始處記錄下t0、t1的de當dang前qian值zhi
，設she置zhi計ji數shu器qi的de計ji數shu周zhou期qi，使shi之zhi小xiao於yu功gong能neng模mo塊kuai的de執zhi行xing時shi間jian。這zhe樣yang，在zai功gong能neng模mo塊kuai的de執zhi行xing周zhou期qi內nei，計ji數shu器qi肯ken定ding會hui發fa生sheng中zhong斷duan，通tong過guo在zai功gong能neng模mo塊kuai的de出chu口kou處chu檢jian測ce這zhe種zhong變bian化hua來lai確que定ding是shi否fou發fa生sheng了le中zhong斷duan關guan閉bi情qing況kuang，並bing進jin行xing故gu障zhang的de處chu理li。

 

 

後向通道的抗幹擾主要是D/A轉換器即DAC的抗幹擾設計。在係統中主要采用以下步驟。

 

（1）采用多層PCB(印刷電路板)，應ying用yong大da麵mian積ji的de地di線xian和he電dian源yuan線xian
，在zai電dian路lu板ban的de裝zhuang配pei過guo程cheng中zhong不bu用yong插cha座zuo，直zhi接jie安an裝zhuang在zai電dian路lu板ban上shang。將jiang模mo擬ni電dian源yuan與yu數shu字zi電dian源yuan分fen開kai供gong電dian，分fen離li接jie地di

，分fen別bie加jia以yi去qu耦ou。模mo擬ni地di與yu數shu字zi地di分fen離li並bing且qie近jin接jie於yu平ping麵mian地di。

（2）在電源和相應的地之間並聯跨接一個10μF的鉭電容和0.01μF的片狀電容
，去耦電容近接D/A轉換器件的引腳
，以對電源去耦。

（3）使用分段式電源結構器件，將幾個最高權位的電流源改為等值電流源，由1位驅動一個最高權電流源(最大電流)改為驅動多個等值電流源，以抑製開關時間不統一造成的短時脈衝波形幹擾。

（4）在DAC輸入線和驅動器輸出線之間串接一個50Ω的電阻,減少數字輸入上的超調和瞬態幹擾。

（5）在輸出與地之間跨接一個5pF的電容，抑製數字量輸入的瞬時變化和開關不同步引起的尖鋒脈衝幹擾。

 

 

人機通道的抗幹擾設計主要包括按鍵電路的抗幹擾設計和LED顯示接口的抗幹擾設計。

係xi統tong的de按an鍵jian抗kang幹gan擾rao就jiu是shi在zai按an鍵jian確que認ren周zhou期qi中zhong使shi用yong連lian續xu多duo次ci的de采cai樣yang來lai判pan定ding按an鍵jian動dong作zuo。按an鍵jian確que認ren周zhou期qi應ying該gai大da於yu按an鍵jian變bian換huan周zhou期qi並bing遠yuan小xiao於yu一yi次ci按an鍵jian的de穩wen定ding周zhou期qi。

係統的LED顯示部分采用5位七段LED譯碼/驅動芯片MC14489。由於LED的接口在應用時，很容易受到其他電子設備的幹擾，使顯示內容易發生改變，我們還需對其進行抗幹擾設計。
 

源yuan部bu分fen加jia入ru雙shuang電dian容rong濾lv波bo
，然ran後hou結jie合he軟ruan件jian設she計ji
，在zai控kong製zhi腳jiao的de兩liang個ge步bu驟zhou程cheng序xu之zhi間jian加jia入ru一yi段duan延yan時shi，使shi正zheng常chang信xin號hao的de頻pin譜pu向xiang低di頻pin部bu分fen集ji中zhong，以yi較jiao好hao地di通tong過guo濾lv波bo電dian容rong控kong製zhi腳jiao所suo要yao求qiu的de最zui小xiao電dian平ping寬kuan度du。

 

 

前向通道是單片機應用係統的信號采集通道，從信號的傳感、變換
、到單片機的輸入。在前向通道設計中主要考慮集成運算放大器的抗幹擾設計
、運放電路抗幹擾裝配、多路開關的抗幹擾設計以及A/D轉換電路的抗幹擾設計。
 

集成運放的抗幹擾設計包括集成運放電路內部、外部噪聲的控製和集成運放電路共模噪聲控製。

運放電路抗幹擾裝配措施包括：

（1）將高輸入阻抗部分用銅箔線圍起來，並與電路的等電位低阻抗部分相接，由於隔離線和高輸入阻抗部分的電位相近，泄露電流很小。

（2）采cai用yong絕jue緣yuan性xing能neng很hen好hao的de聚ju四si氟fu乙yi烯xi製zhi成cheng的de接jie線xian底di座zuo，安an裝zhuang在zai印yin刷shua電dian路lu板ban上shang，高gao輸shu入ru阻zu抗kang部bu分fen也ye都dou在zai此ci接jie線xian柱zhu上shang相xiang連lian
，以yi保bao證zheng線xian路lu的de高gao絕jue緣yuan性xing和he抗kang震zhen性xing。

（3）將電位器和固定電阻並聯，盡量采用線繞型大尺寸電位器。