近年來(lái)，單片機(jī)以其體積小、價(jià)格廉、面向控制等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在各種工業(yè)控制、儀器儀表、設(shè)備、產(chǎn)品的自動(dòng)化、智能化方面獲得了廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性成為人們?cè)絹?lái)越關(guān)注的重要課題。影響可靠性的因素是多方面的，如構(gòu)成系統(tǒng)的元器件本身的可靠性、系統(tǒng)本身各部分之間的相互耦合因素等。其中系統(tǒng)的抗干擾性能是系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)。
　　1　MAX813L芯片及其工作原理
　　1．1　芯片特點(diǎn)
　　·加電、掉電以及供電電壓下降情況下的復(fù)位輸出，復(fù)位脈沖寬度典型值為200 ms。
　　·獨(dú)立的看門(mén)狗輸出，如果看門(mén)狗輸入在1．6 s內(nèi)未被觸發(fā)，其輸出將變?yōu)楦唠娖健?br /> 　　·1.25 V門(mén)限值檢測(cè)器，用于電源故障報(bào)警、電池低電壓檢測(cè)或＋5 V以外的電源監(jiān)控。
　　·低電平有效的手動(dòng)復(fù)位輸入。
　　·8引腳DIP封裝。
　　1．2　MAX813L的引腳及功能
　　1．2．1　MAX813L芯片引腳排列見(jiàn)圖1—1
　　
　　1．2．2　各引腳功能及工作原理
　　（1）手動(dòng)復(fù)位輸入端
　　當(dāng)該端輸入低電平保持140 ms以上，MAX813L就輸出復(fù)位信號(hào)。該輸入端的最小輸入脈寬要求可以有效地消除開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)。與TTL/CMOS兼容。
　　（2）工作電源端（VCC）：接+5V電源。
　　（3）電源接地端（GND）：接0 V參考電平。
　　（4）電源故障輸入端（PFI）
　　當(dāng)該端輸入電壓低于1．25 V時(shí)，5號(hào)引腳輸出端的信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖健?br /> 　　（5）電源故障輸出端
　　電源正常時(shí)，保持高電平，電源電壓變低或掉電時(shí)，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健?br /> 　　（6）看門(mén)狗信號(hào)輸入端（WDI）
　　程序正常運(yùn)行時(shí)，必須在小于1．6 s的時(shí)間間隔內(nèi)向該輸入端發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)，以清除芯片內(nèi)部的看門(mén)狗定時(shí)器。若超過(guò)1．6 s該輸入端收不到脈沖信號(hào)，則內(nèi)部定時(shí)器溢出，8號(hào)引腳由高電平變?yōu)榈碗娖健?br /> 　　（7）復(fù)位信號(hào)輸出端（RST）
　　上電時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生200 ms的復(fù)位脈沖；手動(dòng)復(fù)位端輸入低電平時(shí)，該端也產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)輸出。
　　（8）看門(mén)狗信號(hào)輸出端
　　正常工作時(shí)輸出保持高電平，看門(mén)狗輸出時(shí)，該端輸出信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖健?br /> 　　2　電路設(shè)計(jì)
　　2．1　基本工作原理
　　工業(yè)環(huán)境中的干擾大多是以窄脈沖的形式出現(xiàn)，而最終造成微機(jī)系統(tǒng)故障的多數(shù)現(xiàn)象為“死機(jī)”。究其原因是CPU在執(zhí)行某條指令時(shí)，受干擾的沖擊，使它的操作碼或地址碼發(fā)生改變，致使該條指令出錯(cuò)。這時(shí)，CPU執(zhí)行隨機(jī)拼寫(xiě)的指令，甚至將操作數(shù)作為操作碼執(zhí)行，導(dǎo)致程序“跑飛”或進(jìn)入“死循環(huán)”。為使這種“跑飛”或進(jìn)入“死循環(huán)”的程序自動(dòng)恢復(fù)，重新正常工作，一種有效的辦法是采用硬件“看門(mén)狗”技術(shù)。用看門(mén)狗監(jiān)視程序的運(yùn)行。若程序發(fā)生“死機(jī)”，則看門(mén)狗產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，引導(dǎo)單片機(jī)程序重新進(jìn)入正常運(yùn)行。
　　此外，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)由于諸多大型用電設(shè)備的投入或撤出電網(wǎng)運(yùn)行，往往造成系統(tǒng)的電源電壓不穩(wěn)，當(dāng)電源電壓降低或掉電時(shí)，會(huì)造成重要的數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。若設(shè)法在電源電壓降至一定的限值之前，單片機(jī)快速地保存重要數(shù)據(jù)，將會(huì)最大限度地減少損失。
　　單片機(jī)的掉電工作方式電路原理圖如圖2—1所示：當(dāng)PD設(shè)置為1時(shí)，激活掉電方式，與非門(mén)輸出為低電平，時(shí)鐘發(fā)生器停止工作，單片機(jī)內(nèi)所有運(yùn)行狀態(tài)均被停止，只有片內(nèi)RAM和SFR中的數(shù)據(jù)被保存起來(lái)。在單片機(jī)系統(tǒng)中可借助于一定的外部附加電路監(jiān)測(cè)電源電壓，并在電源發(fā)生故障時(shí)及時(shí)通知單片機(jī)（如通過(guò)引發(fā)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)）快速保存重要數(shù)據(jù)，且斷開(kāi)外圍設(shè)備用電電源，使整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的功耗降到最少。當(dāng)電源恢復(fù)正常時(shí)，取消掉電工作方式，通過(guò)復(fù)位單片機(jī)，使系統(tǒng)重新正常工作。
　　
　　2．2　硬件實(shí)現(xiàn)電路圖
　　圖2—2給出了MAX813L在單片機(jī)系統(tǒng)中的典型應(yīng)用線路圖。此電路可以實(shí)現(xiàn)上電、瞬時(shí)掉電以及程序運(yùn)行出現(xiàn)“死機(jī)”時(shí)的自動(dòng)復(fù)位和隨時(shí)的手動(dòng)復(fù)位；并且可以實(shí)時(shí)地監(jiān)視電源故障，以便及時(shí)地保存數(shù)據(jù)。

　　
　　本電路巧妙地利用了MAX813L的手動(dòng)復(fù)位輸入端。只要程序一旦跑飛引起程序“死機(jī)”，端電平由高到低，當(dāng)變低超過(guò)140 ms，將引起MAX813L產(chǎn)生一個(gè)200 ms的復(fù)位脈沖。同時(shí)使看門(mén)狗定時(shí)器清0和使引腳變成高電平。也可以隨時(shí)使用手動(dòng)復(fù)位按鈕使MAX813L產(chǎn)生復(fù)位脈沖，由于為產(chǎn)生復(fù)位脈沖端要求低電平至少保持140ms以上，故可以有效地消除開(kāi)關(guān)抖動(dòng)。
　　該電路可以實(shí)時(shí)地監(jiān)視電源故障（掉電、電壓降低等）。圖2—2中R1的一端接未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電源。電源正常時(shí)，確保R2上的電壓高于1．26 V，即保證MAX813L的PFI輸入端電平高于1.26 V。當(dāng)電源發(fā)生故障，PFI輸入端的電平低于1．25 V時(shí)，電源故障輸出端電平由高變低，引起單片機(jī)中斷，CPU響應(yīng)中斷，執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，保護(hù)數(shù)據(jù)，斷開(kāi)外部用電電路等。
　　3　抗干擾程序設(shè)計(jì)
　　3．1　程序運(yùn)行“死機(jī)”及相應(yīng)對(duì)策
　　程序正常運(yùn)行時(shí)，由主程序在小于1．6 s的時(shí)間間隔內(nèi)周期性地從P1．7端向MAX813L的WDI輸入端發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)，以清除芯片內(nèi)部的看門(mén)狗定時(shí)器。實(shí)現(xiàn)指令為：
　　RST－PRG：SETB　P1．7
　　NOP
　　CLR　P1．7
　　若超過(guò)1．6 s該輸入端收不到脈沖信號(hào)，則內(nèi)部看門(mén)狗定時(shí)器溢出，8號(hào)引腳由高電平變?yōu)榈碗娖健Ｒ餗AX813L產(chǎn)生一個(gè)200 ms的復(fù)位脈沖。同時(shí)使看門(mén)狗定時(shí)器清0和使引腳變成高電平。