變頻空調(diào)單片機測控系統(tǒng)的抗干擾分析與設計

3軟件的抗干擾設計

單片機在惡劣的環(huán)境中工作時，干擾源不僅會影響到硬件系統(tǒng)的正常工作，也常常會使系統(tǒng)的軟件運行發(fā)生混亂。因此系統(tǒng)的抗干擾問題不能完全靠硬件去解決，軟件的抗干擾設計也是一項重要措施。當系統(tǒng)受到干擾時，可能使單片機的程序跑飛，改變程序指針PC值，從而使程序進入死循環(huán)而不能正常工作；也可能改變單片機內(nèi)部特殊功能寄存器（SFR）的值使程序狀態(tài)混亂，甚至發(fā)生故障，損壞器件；如果被測量信號受到干擾，則會造成測量值失真。對于這種情況的對策是及時發(fā)現(xiàn)，及時引導程序走向正確位置，或者使系統(tǒng)重新復位開始運行。在本系統(tǒng)中采用了以下措施。

圖5提高系統(tǒng)抗干擾能力的原理框圖

31利用冗余指令

當CPU受到干擾后，往往將一些操作數(shù)當作指令碼來執(zhí)行，引起程序混亂。此時，若程序彈飛到某一條單字節(jié)指令上時，便自動納入正規(guī)；若程序彈飛到某一條雙字節(jié)或三字節(jié)指令上時，有可能落到其操作數(shù)上而繼續(xù)出錯。為此，在對程序流向起著決定作用的指令之前插入兩條NOP指令，保證彈飛的程序迅速納入正確的控制軌道。此類指令有RET、RETI、LCALL、LJMP、JNC、JNB、CJNE、DJNZ等。

指令冗余措施可以減少程序彈飛的次數(shù)，使其很快納入程序軌道，但這不能保證在失控期間不出錯，更不能保證程序納入正常軌道后就太平無事了。解決這個問題還必須采用軟件容錯技術，使系統(tǒng)的誤動作減少，并盡可能消除重大誤動作。

32設置軟件陷阱

所謂軟件陷阱，就是一條引導指令，強行將捕獲的程序引向一個指定的地址，在那里有一段專門對程序出錯進行處理的程序。如果把這段程序的入口標號稱為ERR的話，軟件陷阱即為一條LJMPERR的指令，為加強其捕捉效果，一般還在它前面加兩條NOP指令。因此，真正的軟件陷阱由三條指令構成： NOP NOP LJMPERR

軟件陷阱一般安排在下列四種地方：

（1）未使用的中斷向量區(qū)當干擾使未使用的中斷開放，并激活這些中斷時，就會引起系統(tǒng)程序的混亂，但如果在這些地方布上陷阱，就能及時捕捉到錯誤中斷；

（2）未使用的大片ROM空間對于剩余的大片

未編程的ROM空間，一般都維持原狀（0FFH）。程序彈飛到這一區(qū)域后將順流而下，不再跳躍（除非受到新的干擾）。這時只要每隔一段設置一個陷阱，就能捕捉到彈飛的程序；

（3）表格表格有兩類，一類是數(shù)據(jù)表格；另一類是

散轉(zhuǎn)表格。由于表格中內(nèi)容和檢索值有一一對應關系，在表格中安排陷阱將會破壞其連續(xù)性和對應關系，所以只能在表格的最后安排五字節(jié)陷阱（NOPNOPLJMP）；

（4）程序區(qū)程序區(qū)是由一序列執(zhí)行指令構成

的，一般不能在這些指令串中間任意安排陷阱，否則正常執(zhí)行的程序也可能被抓走。在這些指令串中間有一些斷裂點，正常執(zhí)行的程序到此便不會往下繼續(xù)執(zhí)行了，這類指令有LJMP、SJMP、AJMP、RET、RETI等，在它們后面加軟件陷阱。

33設置程序運行監(jiān)視系統(tǒng)（WDT）

利用CPU內(nèi)部的WDT可以實現(xiàn)系統(tǒng)定時復位。在程序正常運行時，每隔一段時間對WDT清零。一旦程序運行不正常，沒有及時給WDT送清零信號，則在WDT計數(shù)溢出時自動將系統(tǒng)復位。所使用的西門子公司生產(chǎn)的C504單片機的WDT溢出時間可人為設定。若晶振用12MHz，其可選時間為512μs～11s。本系統(tǒng)設計溢出時間為7ms。

34采用軟件濾波

被測信號的抗干擾可以采用“軟件濾波”的方法解決。常用的有：算術平均值法，比較取舍法，中值法，一階遞推數(shù)字濾波法。本系統(tǒng)采用的是比較取舍法。

4結(jié)語

經(jīng)試驗，該系統(tǒng)工作半年多來，運行狀況良好，性能穩(wěn)定，噪音低，沒有出現(xiàn)錯誤及損壞器件現(xiàn)象，取得了良好的效果，達到了預期的目的，證明在系統(tǒng)設計中采用的上述抗干擾措施是行之有效的。