預(yù)付費三相電度表的抗干擾設(shè)計
抗干擾問題是從事單片機(jī)設(shè)計的工程技術(shù)人員都將碰到一個大難題，單片機(jī)的工作可靠90%取決于抗干擾設(shè)計，不同系統(tǒng)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，大型用電設(shè)備（如：天車`電爐`大電機(jī)`電焊機(jī)等）的啟停，高壓設(shè)備和電磁開關(guān)的電磁輻射等等。較強(qiáng)的干擾很容易造成IC卡電度表控制系統(tǒng)出現(xiàn)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(zhí)行區(qū)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(fù)程序的運行，電度表將無法正常工作。若干擾竄入計量采樣脈沖，將會導(dǎo)致計量失誤，造成單片機(jī)誤動作而失去計量的準(zhǔn)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(yù)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(shè)計
單片機(jī)的電源中存在著交流干擾和直流干擾。在工業(yè)現(xiàn)場中，由于生產(chǎn)負(fù)荷的變化`大型用電設(shè)備的啟停，常常造成電源電壓的波動，有時還會產(chǎn)生50~4000V持續(xù)幾個毫微秒的尖峰脈沖，很容易造成“程序失控”或“死機(jī)”，對此，采用無源四端網(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(zhuǎn)換成直流電后所竄入的干擾信號，我們采用小型直流開關(guān)電源。直流開關(guān)電源是一種采用脈沖寬度調(diào)制型電源，它省去了傳統(tǒng)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(wěn)定等特點，并對電網(wǎng)上的高頻脈沖干擾有較強(qiáng)的隔離能力，可以抑制直流干擾。
采用開關(guān)電源并不能保證萬無一失，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動超過±10%時，開關(guān)電源的輸出也會產(chǎn)生波動。為了防止電網(wǎng)電壓的波動而造成開關(guān)電源電壓的波動，并導(dǎo)致CPU的誤動作和數(shù)據(jù)丟失等問題，采用美國TI公司的電源電壓監(jiān)視器TL7705設(shè)計了電源電壓監(jiān)視電路（如圖1所示）。該電路能隨時監(jiān)測電源電壓的變化，一旦發(fā)現(xiàn)電源故障，能及時可靠地使單片機(jī)復(fù)位，禁止對RAM的操作，避免數(shù)據(jù)破壞。被監(jiān)測的電壓由TL7705的SENSE（7）腳引入，4.6V~20V，可由RS 來設(shè)定。當(dāng)被監(jiān)測電壓為4.75V時，RS 為200Ω左右。CS 和RS 構(gòu)成RC 延時網(wǎng)絡(luò)，延長響應(yīng)時間，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(shè)計
計量采樣脈沖輸出接到單片機(jī)的中斷引腳，MCS-51單片機(jī)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(yù)付費三相電度表的采樣脈沖在工業(yè)現(xiàn)場工作時有尖峰干擾，很容易造成計量失誤，為此我們采用了邊沿觸發(fā)中斷與查詢電平相結(jié)合的方式，即在硬件上設(shè)計成中斷引腳與某一1/0引腳相連（如圖1所示），將中斷設(shè)置為邊沿觸發(fā)方式，當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后，在中斷處理程序的開始，經(jīng)延時適當(dāng)?shù)臅r間（大于干擾脈沖寬度而小于*小的計量脈沖寬度）查詢此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(jī)竄入強(qiáng)干擾后，程序計數(shù)器PC的數(shù)值可能會改變，破壞程序的正常運行，造成一些誤動作，甚至導(dǎo)致程序“死循環(huán)”，從而引起嚴(yán)重的后果。在IC卡預(yù)付費三相電度表中采取了如下幾個措施來解決程序失控的問題。
1 用WATCHDOG監(jiān)控程序的運行
通常的硬件WATCHDOG在系統(tǒng)受到干擾而不能正常運行時，只發(fā)出一個復(fù)位脈沖，如果遇到長時間連續(xù)的干擾，這種WATCHDOG電路就束手無策。我們采用74LS123制作了一個WATCHDOG電路，在程序正常運行時，CPU通過一根1/0接口線定時防問該電路，使其不能發(fā)出復(fù)位脈沖。若系統(tǒng)受到連續(xù)干擾時，此電路會不斷產(chǎn)生復(fù)位信號，直到系統(tǒng)正常工作時為止，因而能抵抗長時間的連續(xù)干擾。CPU訪問該電路的程序如下：
CLR P1.3
NOP
NOP
SETB P1.3
設(shè)置軟件陷阱
當(dāng)程序失控而彈飛時，我們在彈飛區(qū)域（一般為轉(zhuǎn)移指令后，如：LCALL RET RETI JC JNC等，未使用的中斷向量區(qū)，未使用的大片ROM空間等）設(shè)置軟件陷阱，即設(shè)計一段專門處理程序執(zhí)行時出錯的程序，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(zhǔn)備返回地址
PUSH DPL PUSH DPH
RETI；****中斷激活標(biāo)志 ERRI：CLR A；準(zhǔn)備復(fù)位地址
PUSH ACC PUSH ACC；壓入復(fù)位地址 RETI；**低級中斷激活標(biāo)志
系統(tǒng)復(fù)位的處理
在單片機(jī)實時控制系統(tǒng)中，大多數(shù)系統(tǒng)有它自己特定的運行要求。一旦系統(tǒng)復(fù)位后，就不允許改變以前的狀態(tài)而重新開始運行，但可以采取下述措施：
定時（如：每一個循環(huán)周期）將運行過程中的重要數(shù)據(jù)寫入RAM中保護(hù)起來；
對外設(shè)的動作控制，設(shè)立動作標(biāo)志，并將該標(biāo)志與重要數(shù)據(jù)一并寫入PAM中保護(hù)起來；
硬件上設(shè)計一掉電保護(hù)電路。系統(tǒng)復(fù)位后，用備用電池給RAM供電，使重要數(shù)據(jù)不被破壞；
復(fù)位重新啟動時，將重要數(shù)據(jù)和動作標(biāo)志從PAM中讀出，再據(jù)此做出判斷，發(fā)出動作指令。這樣就保證了狀態(tài)的連續(xù)性，而不至造成控制現(xiàn)場的混亂。