51单片机温度采集系统中看门狗程序的应用研究(2)

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1.2 目的及意义

介于很多在实验室能正常模拟运行的系统，到了工业环境就不能正常运行的情况，为解决工业环境下的强大的干扰以及微机系统本身缺乏的抗干扰措施或措施不力的现状，需改进硬件和软件设计，增加不少对症措施之后，系统才能够适应现场环境，通过验收或得到认可。由此再对整个研制开发过程进行回顾，将会发现，为抗干扰而做的工作比前期实验室研制样机的工作还要多，有时甚至多几倍。[4][5]由此可见抗干扰技术的重要性。研究温度采集系统中的看门狗技术，旨在减少工业环境对单片机构成的数据采集、工业控制等系统的干扰影响，了解硬件对复杂电磁环境的抗干扰基本知识，利用看门狗控制软件监视单片机工作，利用C51/汇编语言进行控制看门狗应用程序设计。[2]

1.3 本文主要内容

本文基于对温度采集系统中看门狗技术的应用研究，设计并检测软件看门狗程序。主要内容有：

1）介绍干扰的来源和方式，以及干扰对单片机的影响。

2）介绍单片机系统的结构和组成部件。

3）基于对看门狗原理的理解，构建其整体设计框架。

4）通过了解计数器型“看门狗”电路和MAX690/MAX692典型电路，理解硬件看门狗的设计原理。

5）根据构建的整体框架，编写软件看门狗程序并设计看门狗检测电路。

6）通过对看门狗程序的调试和看门狗电路的检测，尝试分析出现问题的原因并给出相应解决方法。

1.4 研究内容

干扰是生产、生活中的客观存在，充分认识干扰的来源、干扰的方式，才可能减小和避免干扰的影响。单片机系统的干扰源主要有电子元器件自身的热噪声，电气和电子设备产生的电磁干扰，大功率设备对电网产生的影响，大功率广播、电视、通讯等设备所发出的电磁波，系统自身电路的过渡过程，印制板电路设计布局不合理等。

干扰可以沿各种线路侵入微机系统。工业环境中的干扰一般以脉冲形式进入单片机系统，渠道主要有三条，一是空间干扰（场干扰），高电压、大电流、电火花等电磁信号以场的形式从空间侵入微机系统；二是过程通道干扰，干扰通过与系统相连的前向通道、后向通道等进入；三是供电系统干扰，电网中各种浪涌电压入侵，系统的接地装置不良或布线欠妥，电磁信号通过供电线路进入系统。[3]一般情况下，空间干扰在强度上远小于其它两种，故微机系统应重点防止过程通道与供电系统的干扰。[7]源[自[751``论`文]网·www.751com.cn/

干扰对模拟电路的影响是连续的，且随着干扰程度的增加而加大，若干扰源消失，系统也恢复原来的状态。单片机属于数字系统，各逻辑元件都有相应的阈值电平(电路刚刚勉强能翻转动作时的电平)和噪声容限。当侵入系统的噪声超过其限度，干扰信号就会被逻辑器件放大、整形，成为产生误动作的重要原因。倘若干扰改变了触发器和存储器的信息，则在噪声消失后系统也不能恢复正常运行。这是数字电路和模拟电路受到干扰时的本质差别。反过来，由于数字系统有存储、判断以及高速运算功能，又开辟了新的抗干扰途径，这又能大大简化硬件电路的抗干扰设计。[9] 干扰对单片机的影响主要在中央处理器、特殊功能寄存器、存储器上。[8]

1）中央处理器

CPU属于高速数字器件，易受干扰的有运算器、控制器和控制寄存器。当电磁干扰信号串入时，CPU有可能误动作导致错误结果；而控制寄存器中的信息如果被噪声修改，将导致寻址失败乃至系统瘫痪。有试验表明：干扰信号大多由总线导入CPU内，其中与外界联系最频繁、因而最容易受干扰的是程序指针PC，这种干扰往往导致程序“跑飞”，引发致命错误，属于重点防范和重点纠错的对象。