专利名称：增强单片机主控电器系统抗干扰能力的装置及控制方法
技术领域：
本发明涉及电器控制技术领域，具体涉及一种增强单片机主控电 器系统抗干扰能力的装置。本发明还涉及一种增强单片机主控电器系 统抗干扰能力的控制方法。
背景技术：
由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰,造成程序 的跑飞，而陷入死循环，即死机。程序的正常运刊"故打断，由单片机控 制的系统无法继续工作，会造成整个系统的陷入停滞状态，发生不可 预料的后果，所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑，便在 实际应用中采用 一种专门用于监测单片机程序运行状态的芯片，俗称 "看门狗"。在单片机受到强干扰死机后，单片机程序运行状态监测电
路会发出 一个2OOmS的复位脉冲使单片机复位重新启动运行，即程序 从程序存储器的起始位置开始执行，这样便实现了单片机的自动复 位，解决单片机死机问题。因为考虑到在上电复位时，单片机的电源 电压需要一段时间才能稳定，复位信号脉冲持续时间需要大于电源电 压从上电到稳定这段时间。所以一般制造单片机程序运行状态监测电 路器件的厂家将复位脉宽设计为2 0 OmS 。这种方法有两个缺点
(一) 在这个200mS的复位脉冲作用期间，单片机所有的I/0口都 是复位状态。1/0口所控制的对象在这段时间内是不受程序控制的。 对于通常的被控对象，如继电器、接触器、可控硅等响应时间〈20mS 的器件来说，200mS的时间足以改变原有被控状态，影响到设备的正 常运行。
(二) 单片机受到干扰导致死机，不论程序在受干扰前运行到哪 里，复位后都从程序存储器的起始位置开始顺序执行，受控对象的状
态会变为初始状态， 一切操作需重新开始。
发明内容
(一) 要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种结构简单，制作容易的增强单片机主控
电器系统抗干扰能力的装置；本发明的目的还提供一种增强单片机主 控电器系统抗干扰能力的控制方法，从而使设备中单片机在受到强干 扰导致死机时，能够在受控对象还来不及反应的情况下，恢复对它们 正确有效的接续控制。
(二) 技术方案
为了达到上述目的，本发明采取以下方案
本发明的增强单片机主控电器系统抗干扰能力的装置，包括单片 机程序运行状态监测电路、单片机，还包括反相器、微分电路，所述 单片机程序运行状态监测电路与反相器连接，反相器与微分电路连 接，微分电路与单片机连接。
在单片机程序运行状态监测电路后增加反相电路和微分电路，单 片枳4呈序运行状态监测电路输出的200mS复位正脉冲，被所加反相电 路反相后，成为负脉沖，此负脉沖的前沿是下跳沿，经樣t分电路后为 一个脉宽为几^S的负脉冲，对单片机复位不起作用；接下来反相器 输出的200mS的脉宽也对单片机不起作用，但可作为上电时的单片机 电源电压稳定所需的时间。之后反相电路输出的负脉冲的后沿是上跳 沿，经微分电路后产生一个脉宽为几pS的正脉沖，调整微分电路中 RC参数可得到所需脉宽。这个脉沖使单片机复位，(单片机在电源电 压正常的情况下，只需2个机器周期的脉冲即可响应复位。)由于此 脉宽只有几个樣i秒，也就将单片才几的复位过程由一般200mS缩短到几 个HS，缩短了约5—10万倍。
本发明的单片机主控电器系统抗干扰能力的控制方法，有以下步
骤
1) 利用RAM单元在上电后为随才几码而不掉电其单元内容不变的 特点，在单片机系统程序的初始化部分增加定义特征字RAM单元并写 入自定义特征字，此特征字设定为2个字节，用于判断受干扰复位还 是上电复位；
2) 在单片机系统程序中设置各进程标志字；以便在受干扰复位 后，程序能根据标志字直接进入上次程序断点所在进程继续运行。
3) 设置每个受控对象在各进程中的状态字；以便在受干扰复位， 程序直接进入上次程序断点所在进程后，能根据各受控对象在该进程 中的状态字直接设置控制状态，快速恢复控制现场。
4) 在复位后单片机系统程序首先根据特征字单元内容判断复位 类型若特征字单元内容为自定义的特征字则判定为受干扰复位；若
5) 如果是上电复位，则程序按设备所需的控制过程顺序执行， 并在初始化阶段将自定义特征字写入特征字RAM单元，在各个进程中 刷新进程标志；如果是受干扰复位，由单片机程序运行状态监测电路 通过反相器、微分电路启动复位，则程序根据进程标志来直接设置各 受控对象的控制状态，单片机系统程序直接进入该控制进程，接着受 干扰前的状态继续执行。
其中，所述步骤l)中的特征字设定为2个字节的内容定为55H, AAH。 '
其中，所述步骤2 )中的进程标志字，若进程数小于256个进程， 为单字节变量；若进程凄t超过256个进程，2字节或4字节变量。
其中，所述步骤3)中受控对象状态字，是表示每个受控对象在 各进程中的实际应处的状态，作为一个数组固化在ROM中。
(三)有益效果
由于采用以上技术方案，本发明的方法能够使单片机为主控器的 电器设备中在受到强干扰致使单片机死机的极端情况下，迅速找到受
干扰前所进入的进程，通过进程状态字数组直接恢复受控对象的状
态；能够在各受控对象的状态还没来得Aj^生变化时，自动在受干扰 断点接续运行，消除强干扰对电器设备的影响；同时，本发明的装置 具有结构简单、制作容易的特点。
图1是本发明装置的结构示意图2是本发明单片机程序运行状态监测电路、微分电路的输出波 形图3是本发明控制方法的控制程序流程图。
图中，1、单片机程序运行状态监测电路，2、反相器，3、微分 电路，4、单片机，a、单片机程序运行状态监测电路输出端，b、微 分电路输出端，Ua、单片机程序运行状态监测电路输出电压，Ub、微 分电路输出电压。
具体实施例方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 参见图1、图2:
本发明是将硬件电路中单片机程序运行状态监测电路1后增加 反相器2和微分电路3，单片才/l4呈序运行状态监测电路1输出的200mS 复位正脉沖，被所加反相器2反相后，成为负脉冲，此负脉冲的前沿 是下跳沿，经微分电路3后为一个脉宽为几pS的负脉冲，对单片机 4复位不起作用；接下来反相器2输出的200mS的脉宽也对单片机4 不起作用，但可作为上电时的单片机4电源电压稳定所需的时间。之 后反相器2输出的负脉冲的后沿是上跳沿，经^L分电路3后产生一个 脉宽为几的正脉冲，调整微分电路3中RC参数可得到所需脉宽。 这个脉冲使单片机4复位，(单片机4在电源电压正常的情况下，只 需2个机器周期的脉冲即可响应复位。)由于此脉宽只有几个微秒， 也就将单片机4的复位过程由一般200mS缩短到几个缩短了约5
—IO万倍。
复位过程的缩短是本发明的关键因为在这个复位脉冲作用期 间，单片机4所有的I/O 口都是复位状态。1/0口所控制的对象在这 段时间内是不受程序控制的。对于通常的被控对象，如继电器、接触 器、可控珪等响应时间〈20mS的器件来说，200mS的时间足以改变原 有被控状态，影响到设备的正常运行。复位过程缩短到微秒级大大低 于上述的4皮控对象的响应时间。
另外从软件方面，在单片机系统程序的初始化部分增加定义特征 字RAM单元并写入自定义特征字，用于判断受扰复位还是上电复位。 兼顾可靠性和处理速度，此特征字设定为2个字节。
在单片机系统程序中还引入进程标志字，在系统程序运行每i^V 一个新的进程中，及时刷新进程标志字；以便在受干扰复位后，程序 能根据标志字，直接进入上次程序断点所在进程继续运行。
在单片机程序设计时，将表示每个受控对象在各进程中的实际应 处的状态的受控对象状态字，作为一个数组固化在ROM中。以便在受 干扰复位，程序直接进入上次程序断点所在进程后，能根据各受控对 象在该进程中的状态字直接设置控制状态，快速恢复控制现场。
参见图3,在单片^L系统程序中，首先才艮据特征字单元内容判断 复位类型若特征字单元内容为自定义的特征字则判定为受扰复位；
征字单元是RAM存储单元，掉电后为随机数。)
如果是上电复位，从复位时序方面来看，有效的复位脉冲仍然在 上电200ms后，因此可以保_〖正在复位前，电源电压达到稳定；/人程序 方面来看，程序按设备所需的控制过程顺序执行，并在初始化阶段将 自定义特4正字55H、 AAH写入特征字RAM单元，在各个进程中刷新进 程标志。如，刷新进程标志为l,执行进程l所有操作；刷新进程标 志为2，执行进程2所有操作；一一一刷新进程标志为n,执行进程 n所有操作。
如果是受到强干扰致使单片才M呈序跑飞，进入死循环，由单片机 程序运行状态监测电^各通过反相器、微分电路启动复位，则程序根据
进程标志字(如读取进程标志字m),直接进入该控制进程(如控制 程序直接进入进程m)，并根据每个受控对象的各进程状态字直接设 置各受控对象的控制状态。
由于复位过程大大缩短，复位后根据特征字、进程标志字、受控 对象状态字直接找到断点，恢复现场，各受控对象的状态还没来得及 发生变化，又重新受控于单片机，接着受扰前的状态继续执行。
权利要求
1、一种增强单片机主控电器系统抗干扰能力的装置，包括单片机程序运行状态监测电路、单片机，其特征在于:包括反相器、微分电路，所述单片机程序运行状态监测电路与反相器连接，反相器与微分电路连接，微分电路与单片机连接。
2、 一种增强单片机主控电器系统抗干扰能力的控制方法，其特 征在于有以下步骤1) 在单片机系统程序的初始化部分增加定义特征字RAM单元并 写入自定义特征字，此特征字设定为2个字节；2) 在单片机系统程序中设置各进程标志字；3) 设置每个受控对象在各进程中的状态字；4) 在复位后单片机系统程序首先根据特征字单元内容判断复位 类型若特征字单元内容为自定义的特征字则判定为受干扰复位；若5) 如果是上电复位，则程序按"i殳备所需的控制过程顺序执行， 并在初始化阶段将自定义特征字写入特征字RAM单元，在各个进程中 刷新进程标志；如果是受干扰复位，由单片积4呈序运行状态监测电路 通过反相器、微分电路启动复位，则程序根据进程标志来直接设置各 受控对象的控制状态，单片机系统程序直接ii7v该控制进程，接着受 干扰前的状态继续执行。
3、 如权利要求2所述的一种增强单片机主控电器系统抗干扰能 力的控制方法，其特征在于所述步骤l)中的特征字设定为2个字 节的内容定为55H, AAH。
4、 如权利要求2所述的一种增强单片机主控电器系统抗千扰能 力的控制方法，其特征在于所述步骤2)中的进程标志字，若进程 数小于256个进程，为单字节变量；若进程数超过256个进程，则定 义为2字节或4字节变量。
5、如权利要求2所述的一种增强单片机主控电器系统抗干扰能力的控制方法，其特征在于所述步骤3)中受控对象状态字，作为 一个凄t组固化在ROM中。
全文摘要
本发明涉及电器控制技术领域，本发明公开了一种增强单片机主控电器系统抗干扰能力的装置及控制方法。装置包括单片机程序运行状态监测电路、单片机，还包括反相器、微分电路，单片机程序运行状态监测电路通过反相器、微分电路与单片机连接。方法在系统程序的初始化部分增加定义特征字RAM单元并写入自定义特征字；在系统程序中设置各进程标志字；设置每个受控对象在各进程中的状态字；复位后判断若是上电复位则按设备所需的控制过程顺序执行；若是受扰复位则根据进程标志字，程序直接进入该控制进程并根据各受控对象在该进程中的状态字直接设置控制状态。本发明能够在各受控对象的状态还没来得及发生变化时，自动在受干扰断点接续运行。消除强干扰对电器设备影响。
文档编号G05B19/04GK101382780SQ20071005313
公开日2009年3月11日 申请日期2007年9月5日 优先权日2007年9月5日
发明者文 孙, 张峻红, 彭国红 申请人:武汉奇致激光技术有限公司