單片機(jī)抗干擾設(shè)計(jì)的研究目錄目錄 1前言 3第1章緒論 3第1.1節(jié)干擾的要素 3第1.2節(jié)干擾的分類 3第1.3節(jié)干擾的耦合方式 4第1.4節(jié)干擾產(chǎn)生的后果 4第2章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件抗干擾技術(shù) 6第2.1節(jié)抑制干擾源 6第2.2節(jié)切斷干擾傳播路徑 6第2.3節(jié)提高敏感器件的抗干擾性能 7第2.4節(jié)其他常用抗干擾措施 7第3章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件抗干擾技術(shù) 9第3.1節(jié)指令冗余技術(shù) 9第3.2節(jié)軟件陷阱技術(shù) 93.2.1.未使用的中斷區(qū) 103.2.2.未使用的EPROM區(qū) 103.2.3.非EPROM空間 10第3.3節(jié)軟件看門狗技術(shù) 10第4章系統(tǒng)故障處理、自恢復(fù)程序的設(shè)計(jì) 12第4.1節(jié)非正常復(fù)位的識(shí)別 124.1.1.硬件復(fù)位操作 124.1.2.軟件復(fù)位操作 144.1.3.硬件復(fù)位與軟件復(fù)位的識(shí)別 154.1.4.開機(jī)復(fù)位與看門狗故障復(fù)位的識(shí)別 164.1.5.正常開機(jī)復(fù)位與非正常開機(jī)復(fù)位的識(shí)別 17第4.2節(jié)非正常復(fù)位后系統(tǒng)自恢復(fù)運(yùn)行的程序設(shè)計(jì) 17第5章結(jié)論 19參考文獻(xiàn) 19致謝 20蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第21頁共22頁【摘要】：近年來，單片機(jī)在工業(yè)自動(dòng)化、生產(chǎn)過程控制、智能儀器儀表等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，有效地提高了生產(chǎn)效率。但是，測控系統(tǒng)的工作環(huán)境往往復(fù)雜、比較惡劣，尤其是系統(tǒng)周圍的電磁環(huán)境，這對系統(tǒng)的可靠性與安全性構(gòu)成了極大的威脅。單片機(jī)測控系統(tǒng)必須長期穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，否則將導(dǎo)致控制誤差加大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使系統(tǒng)失靈，甚至造成巨大損失。本文主要介紹了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場中的干擾來源和這些干擾產(chǎn)生的影響，通過參考相關(guān)文獻(xiàn)資料，并結(jié)合親身經(jīng)驗(yàn)，從軟、硬件兩個(gè)方面給出具體的解決方法及其應(yīng)用?！娟P(guān)鍵詞】：單片機(jī)，應(yīng)用系統(tǒng)，抗干擾技術(shù)，硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)【Abstract】:Inrecentyears,single-chipmicrocomputerintheindustrialautomation,processcontrol,smartinstrumentationapplications,suchasmoreandmorewidely,greatlyimprovingthequalityoftheproducts,whichimprovetheproductionefficiency.However,theworkingenvironmentmeasurementandcontrolsystemareoftencomplex,relativelypoor,especiallyintheelectromagneticenvironmentaroundthesystem,whichthesystemreliabilityandsecurityposesagreatthreat.Single-chipmeasurementandcontrolsystemmustbelong-termstability,reliableoperation,otherwisetheerrorwillresultinincreasedcontrol,seriouscauseofsystemfailure,orevenresultinhugelosses.Thispapermainlyintroducessingle-chipapplicationsintheindustrialsceneofthedisturbancesourceandtheimpactofthesedisturbances,byreferencetorelevantdocumentsandmaterials,combinedwithfirsthandexperience,fromsoftwareandhardwareisgiventwospecificsolutionsanditsapplication.【Keywords】:single-chip,applicationsystems,anti-jammingtechnology,hardwaredesign,softwaredesign

單片機(jī)抗干擾設(shè)計(jì)的研究蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院05電子信息科學(xué)與技術(shù)吳斌2021年4月前言隨著電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。中小規(guī)模的單片機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中的智能機(jī)電一體化產(chǎn)品得到了廣泛的應(yīng)用。在單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，我們不單要突出設(shè)備的自動(dòng)化程度及智能性，另一方面也要重視控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，否則就無法體現(xiàn)控制系統(tǒng)的優(yōu)越性。緒論影響單片機(jī)系統(tǒng)可靠安全運(yùn)行的主要因素主要來自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾，并受系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、元器件選擇、安裝、制造工藝影響。這些都構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)的干擾因素，常會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行失常，輕則影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，重則會(huì)導(dǎo)致事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。干擾的要素形成干擾的基本要素有三個(gè)：（1）干擾源。指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號(hào)，用數(shù)學(xué)語言描述如下：du/dt，di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機(jī)、高頻時(shí)鐘等都可能成為干擾源。（2）傳播路徑。指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。（3）敏感器件。指容易被干擾的對象。如：A/D、D/A變換器，單片機(jī)，數(shù)字IC，弱信號(hào)放大器等。干擾的分類干擾的分類有好多種，通?？梢园凑赵肼暜a(chǎn)生的原因、傳導(dǎo)方式、波形特性等等進(jìn)行不同的分類。按產(chǎn)生的原因分：可分為放電噪聲音、高頻振蕩噪聲、浪涌噪聲。按傳導(dǎo)方式分：可分為共模噪聲和串模噪聲。按波形分：可分為持續(xù)正弦波、脈沖電壓、脈沖序列等等。干擾的耦合方式干擾源產(chǎn)生的干擾信號(hào)是通過一定的耦合通道才對測控系統(tǒng)產(chǎn)生作用的。因此，我們有必要看看干擾源和被干擾對象之間的傳遞方式。干擾的耦合方式，無非是通過導(dǎo)線、空間、公共線等等，細(xì)分下來，主要有以下幾種：（1）直接耦合：這是最直接的方式，也是系統(tǒng)中存在最普遍的一種方式。比如干擾信號(hào)通過電源線侵入系統(tǒng)。對于這種形式，最有效的方法就是加入去耦電路。（2）公共阻抗耦合：這也是常見的耦合方式，這種形式常常發(fā)生在兩個(gè)電路電流有共同通路的情況。為了防止這種耦合，通常在電路設(shè)計(jì)上就要考慮。使干擾源和被干擾對象間沒有公共阻抗。（3）電容耦合：又稱電場耦合或靜電耦合。是由于分布電容的存在而產(chǎn)生的耦合。（4）電磁感應(yīng)耦合：又稱磁場耦合。是由于分布電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的耦合。（5）漏電耦合：這種耦合是純電阻性的，在絕緣不好時(shí)就會(huì)發(fā)生。干擾產(chǎn)生的后果各種干擾一旦侵入單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，將使系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，甚至造成重大損失。干擾產(chǎn)生的后果，歸納起來，可概括為如下幾個(gè)方面：數(shù)據(jù)采集誤差的加大當(dāng)干擾侵入單片機(jī)系統(tǒng)的前向通道疊加在信號(hào)上，會(huì)使數(shù)據(jù)采集誤差增大，特別是前向通道的傳感器接口是小電壓信號(hào)輸入時(shí)，此現(xiàn)象會(huì)更加嚴(yán)重。程序運(yùn)行失常程序運(yùn)行失常又可分為如下幾種情況：1）控制狀態(tài)失靈：單片機(jī)輸出的控制信號(hào)通常依賴于某些條件的狀態(tài)輸入信號(hào)和對這些信號(hào)的邏輯處理結(jié)果。若這些輸入的狀態(tài)信號(hào)受到干擾引入虛假狀態(tài)信息將導(dǎo)致輸出誤差加大，造成邏輯狀態(tài)改變，最終導(dǎo)致控制失常。2）死機(jī)：外界的干擾有時(shí)導(dǎo)致機(jī)器頻繁復(fù)位而影響程序的正常運(yùn)行。若外界干擾導(dǎo)致單片機(jī)程序計(jì)數(shù)器PC值的改變，破壞程序正常運(yùn)行。由于受干擾后的PC值是隨機(jī)的，程序?qū)?zhí)行一系列毫無意義的指令，最后進(jìn)入“死循環(huán)”這將使輸出嚴(yán)重混亂或死機(jī)。系統(tǒng)被控對象誤操作由于干擾的影響使單片機(jī)內(nèi)部程序指針錯(cuò)亂，指向了其它地方，運(yùn)行了錯(cuò)誤的程序；RAM中的某些數(shù)據(jù)被沖亂或者特殊寄存器的值被改變，使程序計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤；或中斷誤觸發(fā)，使系統(tǒng)進(jìn)行錯(cuò)誤的中斷處理，都有可能使單片機(jī)對系統(tǒng)被控對象產(chǎn)生誤操作。被控對象狀態(tài)不穩(wěn)定鎖存電路與被控對象間的線路(包括驅(qū)動(dòng)電路)受干擾，從而造成被控對象狀態(tài)不穩(wěn)定。定時(shí)不準(zhǔn)當(dāng)干擾使單片機(jī)內(nèi)部程序指針錯(cuò)亂，使中斷程序運(yùn)行超出定時(shí)時(shí)間，以及RAM中計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)被沖亂，使程序計(jì)算出錯(cuò)誤的結(jié)果等，都將影響單片機(jī)定時(shí)的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)發(fā)生變化在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，由于外部RAM是可讀寫的，在干擾的侵入下，RAM中數(shù)據(jù)有可能發(fā)生改變，雖然ROM能避免干擾破壞，但單片機(jī)片內(nèi)RAM以及片內(nèi)各種特殊功能寄存器等狀態(tài)都有可能受干擾而變化，甚至EEROM中的數(shù)據(jù)也可能誤讀寫，使程序計(jì)算出錯(cuò)誤的結(jié)果。針對以上出現(xiàn)的問題，本文分別從硬件和軟件兩個(gè)方面來探討一些提高單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾能力的方法。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件抗干擾技術(shù)硬件抗干擾技術(shù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)首選的抗干擾措施，它能有效抑制干擾源，阻斷干擾傳輸通道。本章簡要介紹常用的硬件設(shè)計(jì)抗干擾措施。針對形成干擾的三要素，采取的抗干擾主要有以下手段。抑制干擾源抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt、di/dt。這是抗干擾設(shè)計(jì)中最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會(huì)起到事半功倍的效果。減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實(shí)現(xiàn)。減小干擾源的di/dt則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實(shí)現(xiàn)。抑制干擾源的常用措施如下：（1）繼電器線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開線圈時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢干擾。僅加續(xù)流二極管會(huì)使繼電器的斷開時(shí)間滯后，增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時(shí)間內(nèi)可動(dòng)作更多的次數(shù)。（2）在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路（一般是RC串聯(lián)電路，電阻一般選幾K到幾十K，電容選0.01uF），減小電火花影響。（3）給電機(jī)加濾波電路，注意電容、電感引線要盡量短。（4）電路板上每個(gè)IC要并接一個(gè)0.01μF～0.1μF高頻電容，以減小IC對電源的影響。注意高頻電容的布線，連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短，否則，等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻，會(huì)影響濾波效果。（5）布線時(shí)避免90度折線，減少高頻噪聲發(fā)射。（6）可控硅兩端并接RC抑制電路，減小可控硅產(chǎn)生的噪聲（這個(gè)噪聲嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)把可控硅擊穿的）。切斷干擾傳播路徑按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和有用信號(hào)的頻帶不同，可以通過在導(dǎo)線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播，有時(shí)也可加隔離光耦來解決。電源噪聲的危害最大，要特別注意處理。所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距離，用地線把它們隔離和在敏感器件上加屏蔽罩。切斷干擾傳播路徑的常用措施如下：（1）充分考慮電源對單片機(jī)的影響。電源做得好，整個(gè)電路的抗干擾就解決了一大半。許多單片機(jī)對電源噪聲很敏感,要給單片機(jī)電源加濾波電路或穩(wěn)壓器，以減小電源噪聲對單片機(jī)的干擾。比如，可以利用磁珠和電容組成π形濾波電路，當(dāng)然條件要求不高時(shí)也可用100Ω電阻代替磁珠。（2）如果單片機(jī)的I/O口用來控制電機(jī)等噪聲器件，在I/O口與噪聲源之間應(yīng)加隔離（增加π形濾波電路）。（3）注意晶振布線。晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近，用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來，晶振外殼接地并固定。（4）電路板合理分區(qū)，如強(qiáng)、弱信號(hào)，數(shù)字、模擬信號(hào)。盡可能把干擾源（如電機(jī)、繼電器）與敏感元件（如單片機(jī)）遠(yuǎn)離。（5）用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離。數(shù)字地與模擬地要分離，最后在一點(diǎn)接于電源地。A/D、D/A芯片布線也以此為原則。（6）單片機(jī)和大功率器件的地線要單獨(dú)接地，以減小相互干擾。大功率器件盡可能放在電路板邊緣。（7）在單片機(jī)I/O口、電源線、電路板連接線等關(guān)鍵地方使用抗干擾元件如磁珠、磁環(huán)、電源濾波器、屏蔽罩，可顯著提高電路的抗干擾性能。提高敏感器件的抗干擾性能提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮盡量減少對干擾噪聲的拾取，以及從不正常狀態(tài)盡快恢復(fù)的方法。提高敏感器件抗干擾性能的常用措施如下：（1）布線時(shí)盡量減少回路環(huán)的面積，以降低感應(yīng)噪聲。（2）布線時(shí)，電源線和地線要盡量粗。除減小壓降外，更重要的是降低耦合噪聲。（3）對于單片機(jī)閑置的I/O口，不要懸空，要接地或接電源。其它IC的閑置端在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下接地或接電源。（4）對單片機(jī)使用電源監(jiān)控及看門狗電路，如：IMP809，IMP706，IMP813，X5043，X5045等，可大幅度提高整個(gè)電路的抗干擾性能。（5）在速度能滿足要求的前提下，盡量降低單片機(jī)的晶振和選用低速數(shù)字電路。（6）IC器件盡量直接焊在電路板上，少用IC座。其他常用抗干擾措施交流端用電感電容濾波:去掉高頻低頻干擾脈沖。變壓器雙隔離措施:變壓器初級(jí)輸入端串接電容,初、次級(jí)線圈間屏蔽層與初級(jí)間電容中心接點(diǎn)接大地,次級(jí)外屏蔽層接印制板地,這是硬件抗干擾的關(guān)鍵手段。次級(jí)加低通濾波器:吸收變壓器產(chǎn)生的浪涌電壓。采用集成式直流穩(wěn)壓電源:有過流、過壓、過熱等保護(hù)作用。I/O口采用光電、磁電、繼電器隔離，同時(shí)去掉公共地。通訊線用雙絞線:排除平行互感。防雷電用光纖隔離最為有效。A/D轉(zhuǎn)換用隔離放大器或采用現(xiàn)場轉(zhuǎn)換:減少誤差。外殼接大地:解決人身安全及防外界電磁場干擾。加復(fù)位電壓檢測電路。防止復(fù)位不充分,CPU就工作,尤其有EEPROM的器件,復(fù)位不充份會(huì)改變EEPROM的內(nèi)容。印制板工藝抗干擾：電源線加粗，合理走線、接地，三總線分開以減少互感振蕩。CPU、RAM、ROM等主芯片,VCC和GND之間接電解電容及瓷片電容，去掉高、低頻干擾信號(hào)。獨(dú)立系統(tǒng)結(jié)構(gòu),減少接插件與連線，提高可靠性,減少故障率。集成塊與插座接觸可靠,用雙簧插座,最好集成塊直接焊在印制板上，防止器件接觸不良故障。⑤有條件的采用四層以上印制板,中間兩層為電源及地。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件抗干擾技術(shù)盡管我們采取了硬件抗干擾措施，但由于干擾信號(hào)產(chǎn)生的原因錯(cuò)綜復(fù)雜，且具有很大的隨機(jī)性，很難保證系統(tǒng)完全不受干擾。因此，往往在硬件抗干擾措施的基礎(chǔ)上，采取軟件抗干擾技術(shù)加以補(bǔ)充，作為硬件措施的輔助手段。軟件抗干擾方法具有簡單、靈活方便、耗費(fèi)低等特點(diǎn)，因此，在單片機(jī)系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用當(dāng)系統(tǒng)的CPU部位受到干擾信號(hào)的作用時(shí)，將使系統(tǒng)失控。最典型的故障是破壞程序計(jì)數(shù)器PC的狀態(tài)值。導(dǎo)致程序在地址空間內(nèi)"亂飛"，或者陷入死循環(huán)。對這種情況的處理主要有這么幾種方法：指令冗余技術(shù)；軟件陷阱技術(shù)；看門狗技術(shù)。指令冗余技術(shù)指令由操作碼和操作數(shù)組成，操作碼指明CPU要完成什么樣的操作，而操作數(shù)是操作碼的對象。單字節(jié)指令只有操作碼，隱含操作數(shù)；雙字節(jié)指令，第一個(gè)字節(jié)是操作碼，第二個(gè)字節(jié)是操作數(shù)；三字節(jié)指令第一個(gè)字節(jié)是操作碼，后二個(gè)字節(jié)是操作數(shù)。CPU在取指令的時(shí)候是先取操作碼再取操作數(shù)，如何判斷是操作碼還是操作數(shù)就是通過取指令的順序。而取指令的順序完全由指令計(jì)數(shù)器PC來控制，因此，一旦PC受干擾出現(xiàn)錯(cuò)誤程序便會(huì)脫離正常軌道，出現(xiàn)"亂飛"，這樣就會(huì)出現(xiàn)把操作數(shù)當(dāng)作操作碼，或者把操作碼當(dāng)作操作數(shù)的情況。但只要PC指針落在單字節(jié)指令上程序就可納入正軌，所以為了快速將程序納入正軌，應(yīng)該多用單字節(jié)指令，并在關(guān)鍵的地方人為插入一些單字節(jié)指令NOP，或?qū)⒂行У膯巫止?jié)指令重寫，這就稱之為指令冗余。常用的方法就是在一些雙字節(jié)、三字節(jié)指令后面插入兩個(gè)單字節(jié)指令NOP，或在一些對程序的流向起決定作用的指令前面插入兩條NOP指令。還可對一些重要的指令進(jìn)行重復(fù)放置。但采用指令冗余技術(shù)將程序納入正軌的條件是：亂飛的PC必須指向程序運(yùn)行區(qū)。軟件陷阱技術(shù)當(dāng)亂飛的程序進(jìn)入非程序區(qū)的時(shí)候，就可設(shè)定軟件陷阱對亂飛的程序進(jìn)行攔截從而將程序引向一個(gè)固定的位置。這樣就可將捕獲的程序重新納入正軌。軟件陷阱主要就是把程序重新引入它的復(fù)位入口處，也就是說在適當(dāng)?shù)牡胤皆O(shè)置這樣的指令：NOPNOPLJMP0000H軟件陷阱主要安排在這樣一些區(qū)域：未使用的中斷區(qū)、未使用的EPROM空間及非EPROM空間、程序運(yùn)行區(qū)及中斷服務(wù)程序區(qū)。主要來看前三種：未使用的中斷區(qū)如果對于未使用的中斷因干擾而開放的話，可以這樣寫中斷服務(wù)程序：NOPNOPPOPD1；將原來的錯(cuò)誤斷點(diǎn)彈出POPD2；將原來的錯(cuò)誤斷點(diǎn)彈出PUSH00HPUSH00H；將斷點(diǎn)地址重寫為0000HRETI未使用的EPROM區(qū)假設(shè)用了一片2764，但并沒有用完整個(gè)存儲(chǔ)區(qū)。這時(shí)候就可在未用的區(qū)域里填充上020210數(shù)據(jù)，這樣當(dāng)程序飛入其中時(shí)就會(huì)很快的走入正軌。這條指令其實(shí)是"LJMP0000H"的機(jī)器碼。非EPROM空間單片機(jī)系統(tǒng)的程序空間是64K，正常情況下所使用的EPROM不會(huì)占用所有的空間，假設(shè)現(xiàn)在的EPROM占用16K的空間，那么剩下的48K空間就被閑置不用了。當(dāng)亂飛的PC落入這些空間時(shí)，讀入的數(shù)據(jù)將為FFH，這是：MOVR7，A指令的機(jī)器碼，將修改R7的內(nèi)容。因此，當(dāng)程序亂飛入非EPROM芯片區(qū)后，不僅無法導(dǎo)入正規(guī)，而且破壞了R7的內(nèi)容。當(dāng)CPU讀程序存儲(chǔ)器的時(shí)候，伴隨著會(huì)產(chǎn)生一個(gè)PSEN信號(hào)，就可利用這個(gè)信號(hào)，再加上一個(gè)非EPROM區(qū)的地址譯碼信號(hào)，構(gòu)成一個(gè)選通信號(hào)來起動(dòng)一個(gè)空閑的中斷，再用軟件陷井的方法從中斷程序中把程序?qū)胝?guī)。軟件看門狗技術(shù)看門狗的作用就是防止程序發(fā)生死循環(huán)，或者說程序跑飛。硬件看門狗是利用了一個(gè)定時(shí)器，來監(jiān)控主程序的運(yùn)行，也就是說在主程序的運(yùn)行過程中，要在定時(shí)時(shí)間到之前對定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位，如果出現(xiàn)死循環(huán)，或者說PC指針不能回來。那么定時(shí)時(shí)間到后就會(huì)使單片機(jī)復(fù)位。軟件看門狗技術(shù)的原理和這差不多，只不過是用軟件的方法實(shí)現(xiàn)，還是以51系列來講，在51單片機(jī)中有兩個(gè)定時(shí)器，可以用這兩個(gè)定時(shí)器來對主程序的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。對T0設(shè)定一定的定時(shí)時(shí)間，當(dāng)產(chǎn)生定時(shí)中斷的時(shí)候?qū)σ粋€(gè)變量進(jìn)行賦值，而這個(gè)變量在主程序運(yùn)行的開始已經(jīng)有了一個(gè)初值，要設(shè)定的定時(shí)值要小于主程序的運(yùn)行時(shí)間，這樣在主程序的尾部對變量的值進(jìn)行判斷，如果值發(fā)生了預(yù)期的變化，就說明T0中斷正常，如果沒有發(fā)生變化則使程序復(fù)位。T1用來監(jiān)控主程序的運(yùn)行，給T1設(shè)定一定的定時(shí)時(shí)間，在主程序中對其進(jìn)行復(fù)位，如果不能在一定的時(shí)間里對其進(jìn)行復(fù)位，T1的定時(shí)中斷就會(huì)使單片機(jī)復(fù)位。在這里T1的定時(shí)時(shí)間要設(shè)的大于主程序的運(yùn)行時(shí)間，給主程序留有一定的裕量。而T1的中斷正常與否再由T0定時(shí)中斷子程序來監(jiān)視。這樣就夠成了一個(gè)循環(huán)，T0監(jiān)視T1，T1監(jiān)視主程序，主程序又來監(jiān)視T0，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)故障處理、自恢復(fù)程序的設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)因干擾復(fù)位或掉電后復(fù)位均屬非正常復(fù)位，應(yīng)進(jìn)行故障診斷并能自動(dòng)恢復(fù)非正常復(fù)位前的狀態(tài)。非正常復(fù)位的識(shí)別程序的執(zhí)行總是從0000H開始，導(dǎo)致程序從0000H開始執(zhí)行有四種可能：一、系統(tǒng)開機(jī)上電復(fù)位；二、軟件故障復(fù)位；三、看門狗超時(shí)未喂狗硬件復(fù)位；四、任務(wù)正在執(zhí)行中掉電后來電復(fù)位。四種情況中除第一種情況外均屬非正常復(fù)位，需加以識(shí)別。硬件復(fù)位操作硬件復(fù)位可以有兩種源來觸發(fā)：一個(gè)外部復(fù)位信號(hào)和一個(gè)上電復(fù)位信號(hào)。對于外部復(fù)位，RESET引腳一直為低電平有效，直到MCU的電源電壓進(jìn)到一個(gè)允許的范圍。當(dāng)外部復(fù)位發(fā)生時(shí)，內(nèi)部的數(shù)據(jù)RAM和一些系統(tǒng)寄存器會(huì)保留他們的當(dāng)前值，當(dāng)MCU上電時(shí)，電源電壓會(huì)從0F開始，這時(shí)發(fā)生上電復(fù)位。在這種情況下內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM是一種未知狀態(tài)，RAM必須被初始化。決定復(fù)位源雖然兩種復(fù)位操作是由不同的硬件條件所引發(fā)的，但是兩者的復(fù)位程序是相同的，要決定復(fù)位操作是外部復(fù)位還是上電復(fù)位，服務(wù)程序就必須判斷出是哪種復(fù)位源在工作。為了判斷哪種源在工作。程序軟件需要將一個(gè)特殊值存入特殊內(nèi)存（RAM）中，將這個(gè)值和一個(gè)每次復(fù)位發(fā)生時(shí)寫入RAM里的即時(shí)值進(jìn)行比較。如果比較結(jié)果是正確的，就是外部復(fù)位；如果不是，即時(shí)上電復(fù)位。執(zhí)行這個(gè)操作的子程序名稱為“DataRAMBackUPCheck”。RAM數(shù)據(jù)備份檢查子程序表1-1.“DataRamBackupCheck”的參數(shù)和寄存器分配參數(shù)地址描述DataPntrWorkingregister（工作寄存器）工作寄存器DataPntr為指向內(nèi)部RAM的指針。ChksumWorkingregister（工作寄存器）Chksum用于存儲(chǔ)RAM數(shù)據(jù)值的和OldcksumWorkingregister（工作寄存器）Oldcksumi用于存儲(chǔ)從RAM獲得的舊檢查數(shù)據(jù)編程指南：1.在RAM數(shù)據(jù)備份檢查子程序檢查了芯片狀態(tài)之后（結(jié)果為正表示數(shù)據(jù)保持是成功的），主程序調(diào)度程序?qū)⒈粓?zhí)行。2.你也可以用這個(gè)方法來檢查外部擴(kuò)展RAM?；静僮?1、 工作寄存器DataPntr保存了一個(gè)芯片RAM地址的指針數(shù)據(jù)，被預(yù)設(shè)為#00H，這是芯片RAM的開始地址。RChksum被初始化為#00H。2、 芯片RAM中rDataPntr所指的值會(huì)被加到rChksum，而rDataPntr遞增。3、循環(huán)執(zhí)行第2步直到rDataPntr等于#00H。4、rChksum用來判斷是否等于rOldcksum（用同樣的算法上次運(yùn)算得到的值）。5、如果第4步的比較結(jié)果為正，進(jìn)位標(biāo)志（CF）被設(shè)置成表示RAM數(shù)據(jù)保持正確。如果比較為錯(cuò)，CF被清零，意味著RAM數(shù)據(jù)保持失敗?！癉ataRamBackupCheck”的程序流程圖RAM數(shù)據(jù)備份程序源代碼：;==============================================;====RAMDataBackupCheckRoutine======;==============================================;Passingparameter:;Returnparameter:CF(CarryFlag)“1”（RAM的數(shù)據(jù)備份檢查成功）; “0”（RAM的數(shù)據(jù)備份檢查失?。〥ataPntr equ0Chksumequ4OldCksum equ15DataRamBackupCheck:srp #0C0H;指針規(guī)定登記注冊工作組ld rDataPntr,#0H;設(shè)置起始地址ld rChksum,#0H ;設(shè)置初始值Backuploop:add rChksum,@rDataPntr;獲得款項(xiàng)的RAM數(shù)據(jù)地點(diǎn)時(shí)間inc rDataPntrcp rDataPntr,#0C0Hjr ne,Backuploopcp rChksum,rOldCksum;BFH如果“0”，然后內(nèi)存領(lǐng)域jr eq,Backup_OkBackup_Fail:scf ;如果引發(fā)的上電復(fù)位retBackup_Ok:rcf ;如果觸發(fā)外部復(fù)位ret軟件復(fù)位操作以51為例可以使用下面的程序跳到0000H實(shí)現(xiàn)軟復(fù)位,下面的程序?qū)嶋H上是一個(gè)函數(shù)指針,指針指向了0000H地址。((void(code*)(void))0x0000)();

下面的例子將實(shí)現(xiàn)軟件自復(fù)位voidreset(void){((void(code*)(void))0x0000)();}voidmain(void){reset();}你可能注意到以上的軟復(fù)位程序并不能清除8051的中斷系統(tǒng)和某些8051的外圍設(shè)備,當(dāng)您在中斷程序中調(diào)用上面的軟件復(fù)位程序后,中斷將再不能觸發(fā)。因此,以上的軟復(fù)位程序不能在中斷子程序中調(diào)用。下面的小段匯編函數(shù)可以在中斷程序或主程序中調(diào)用,該函數(shù)將0x0000壓棧,然后通過“RETI”出棧,這將清除中斷環(huán)境并讓程序從0000H重新開始運(yùn)行。?PR?RESET

SEGMENTCODERSEG?PR?RESET;Cprototype:

voidreset(void);PUBLICresetreset:POP

ACC

popreturnaddress

POP

ACC

CLR

A

push0asnew

PUSHACC

returnaddresstostack

PUSHACC

RETI

executereturnofinterrupt

END以上程序在選擇bank0寄存器組時(shí)工作良好,假如選擇的不是bank0寄存器組,那么可能無法獲得預(yù)料的結(jié)果。你應(yīng)該在以上的程序或啟動(dòng)代碼中加上“MOV

PSW,#0”來選擇bank0寄存器組。硬件復(fù)位與軟件復(fù)位的識(shí)別硬件復(fù)位指開機(jī)復(fù)位與看門狗復(fù)位，硬件復(fù)位對寄存器有影響，如復(fù)位后PC=0000H，SP＝07H，PSW＝00H等。而軟件復(fù)位則對SP、SPW無影響。故對于微機(jī)測控系統(tǒng)，當(dāng)程序正常運(yùn)行時(shí)，將SP設(shè)置地址大于07H，或者將PSW的第5位用戶標(biāo)志位在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)設(shè)為1。那么系統(tǒng)復(fù)位時(shí)只需檢測PSW.5標(biāo)志位或SP值便可判此是否硬件復(fù)位。圖1是采用PSW.5作上電標(biāo)志位判別硬、軟件復(fù)的程序流程圖。圖1硬、軟件復(fù)位識(shí)別流程圖此外，由于硬件復(fù)位時(shí)片內(nèi)RAM狀態(tài)是隨機(jī)的，而軟件復(fù)位片內(nèi)RAM則可保持復(fù)位前狀態(tài)，因此可選取片內(nèi)某一個(gè)或兩個(gè)單元作為上電標(biāo)志。設(shè)40H用來做上電標(biāo)志，上電標(biāo)志字為78H，若系統(tǒng)復(fù)位后40H單元內(nèi)容不等于78H，則認(rèn)為是硬件復(fù)位，否則認(rèn)為是軟件復(fù)位，轉(zhuǎn)向出錯(cuò)處理。若用兩個(gè)單元作上電標(biāo)志，則這種判別方法的可靠性更高。開機(jī)復(fù)位與看門狗故障復(fù)位的識(shí)別開機(jī)復(fù)位與看門狗故障復(fù)位因同屬硬件復(fù)位，所以要想予以正確識(shí)別，一般要借助非易失性RAM或者EEROM。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，設(shè)置一可掉電保護(hù)的觀測單元。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，在定時(shí)喂狗的中斷服務(wù)程序中使該觀測單元保持正常值（設(shè)為AAH），而在主程中將該單元清零，因觀測單元掉電可保護(hù)，則開機(jī)時(shí)通過檢測該單元是否為正常值可判斷是否看門狗復(fù)位。正常開機(jī)復(fù)位與非正常開機(jī)復(fù)位的識(shí)別識(shí)別測控系統(tǒng)中因意外情況如系統(tǒng)掉電等情況引起的開機(jī)復(fù)位與正常開機(jī)復(fù)位，對于過程控制系統(tǒng)尤為重要。如某以時(shí)間為控制標(biāo)準(zhǔn)的測控系統(tǒng)，完成一次測控任務(wù)需1小時(shí)。在已執(zhí)行測控50分鐘的情況下，系統(tǒng)電壓異常引起復(fù)位，此時(shí)若系統(tǒng)復(fù)位后又從頭開始進(jìn)行測控則會(huì)造成不必要的時(shí)間消耗。因此可通過一監(jiān)測單元對當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)時(shí)間予以監(jiān)控，將控制過程分解為若干步或若干時(shí)間段，每執(zhí)行完一步或每運(yùn)行一個(gè)時(shí)間段則對監(jiān)測單元置為關(guān)機(jī)允許值，不同的任務(wù)或任務(wù)的不同階段有不同的值，若系統(tǒng)正在進(jìn)行測控任務(wù)或正在執(zhí)某時(shí)間段，則將監(jiān)測單元置為非正常關(guān)機(jī)值。那么系統(tǒng)復(fù)位后可據(jù)此單元判系統(tǒng)原來的運(yùn)行狀態(tài)，并跳到出錯(cuò)處理程序中恢復(fù)系統(tǒng)原運(yùn)行狀態(tài)。非正常復(fù)位后系統(tǒng)自恢復(fù)運(yùn)行的程序設(shè)計(jì)對順序要求嚴(yán)格的一些過程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)非正常復(fù)位否，一般都要求從失控的那一個(gè)模塊或任務(wù)恢復(fù)運(yùn)行。所以測控系統(tǒng)要作好重要數(shù)據(jù)單元、參數(shù)的備份，如系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)的進(jìn)程值、當(dāng)前輸入、輸出的值，當(dāng)前時(shí)鐘值、觀測單元值等，這些數(shù)據(jù)既要定時(shí)備份，同時(shí)若有修改也應(yīng)立即予以備份。當(dāng)在已判別出系統(tǒng)非正常復(fù)位的情況下，先要恢復(fù)一些必要的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，如顯示模塊的初始化、片外擴(kuò)展芯片的初始化等。其次再對測控系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)等予以恢復(fù)，包括顯示界面等的恢復(fù)。之后再把復(fù)位前的任務(wù)、參數(shù)、運(yùn)行時(shí)間等恢復(fù)，再進(jìn)入系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。應(yīng)當(dāng)說明的是，真實(shí)地恢復(fù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)需要極為細(xì)致地對系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)予以備份，并加以數(shù)據(jù)可靠性檢查，以保證恢復(fù)的數(shù)據(jù)的可靠性。其次，對多任務(wù)、多進(jìn)程測控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的恢復(fù)需考慮恢復(fù)的次序問題，筆者實(shí)際應(yīng)用的數(shù)據(jù)恢復(fù)過程流程圖如圖2所示。圖2系統(tǒng)自恢復(fù)程序流程圖圖中恢復(fù)系統(tǒng)基本數(shù)據(jù)是指取出備份的數(shù)據(jù)覆蓋當(dāng)前的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)基本初始化是指對芯片、顯示、輸入輸出方式等進(jìn)行初始化，要注意輸入輸出的初始化不應(yīng)造成誤動(dòng)作。而復(fù)位前任務(wù)的初始化是指任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)、運(yùn)行時(shí)間等。結(jié)論在工程實(shí)踐中通常都是幾種抗干擾方法并用，互相補(bǔ)充、完善，才能取得較好的抗干擾效果。從根本上來說，硬件抗干擾是主動(dòng)的，而軟件是抗干擾是被動(dòng)的。細(xì)致周到地分析干擾源，硬件與軟件抗干擾相結(jié)合，完善系統(tǒng)監(jiān)控程序，設(shè)計(jì)一穩(wěn)定可靠的單片機(jī)系統(tǒng)是完全可行的?？垢蓴_技術(shù)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)，合理地使用軟件和硬件抗干擾技術(shù)，可使系統(tǒng)最大限度的避免干擾的產(chǎn)生和受干擾后能使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠地工作。參考文獻(xiàn)涂時(shí)亮.單片機(jī)微機(jī)控制技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2021。張凱.MCS251單片機(jī)綜合系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社,1996。邵貝貝.單片機(jī)系統(tǒng)可靠性技術(shù)及發(fā)展[J].電子產(chǎn)品世界。何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2021。何立民.單片機(jī)高級(jí)教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2021。王辛之等.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù)[M].北京：航空航天大學(xué)出版社,2021。吳曉峰楊旭雷等.電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置的軟件抗干擾措施[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。申軍.微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾方法的探討[C]..中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)第十一屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].北京:中國自動(dòng)化學(xué)會(huì),1996。崔少輝.單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾問題研究[C]..中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)第十一屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].北京:中國自動(dòng)化學(xué)會(huì),1996.180-200。周航慈著.單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,1991。陳章龍.實(shí)用單片機(jī)大全[M].哈爾濱:黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社,1989。

致謝本論文是在我的導(dǎo)師徐大誠教授的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，徐老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。三年多來，徐教授不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向徐老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們！最后，感謝評(píng)閱、評(píng)議畢業(yè)論文和出席畢業(yè)論文答辯會(huì)的各位老師，感謝他們在百忙的工作中能給予指導(dǎo)。在此向他們致以誠摯的謝意！蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）——————————————————————————————————————————————第22頁共22頁

本科生學(xué)位論文論多媒體技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用姓名：指導(dǎo)教師：專業(yè)：教育管理專業(yè)年級(jí)：完成時(shí)間：

論多媒體技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用[摘要]多媒體不再是傳統(tǒng)的輔助教學(xué)工具，而是為構(gòu)造一種新的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境創(chuàng)造了條件，特別是對于教育社會(huì)化來說，多媒體網(wǎng)絡(luò)是一種更理想的傳播工具。多媒體本身具有：融合性、非線性化，無結(jié)構(gòu)性、相互交涉性、可編輯性、實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)；同時(shí)運(yùn)用在教育教學(xué)上又有其特長：利于信息的存儲(chǔ)利用、是培養(yǎng)發(fā)散性思維的工具、促使學(xué)習(xí)個(gè)別化的實(shí)現(xiàn)。多媒體在教學(xué)中的應(yīng)用有著多種的形式，它在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣上有著積極的作用，同時(shí)它還能促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的獲取與保持、對教學(xué)信息進(jìn)行有效的組織與管理、建構(gòu)理想的學(xué)習(xí)環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)等多方面的效果。立足未來發(fā)展，利用多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開展教學(xué)試驗(yàn)。[關(guān)鍵詞]多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)