陳桂鈞

摘要:PIC系列的單片機因為抗干擾能力強、適用性佳、指令集簡潔、功能完備、功耗較低、體積較小以及成本低廉等優(yōu)勢，被廣泛地用于工業(yè)控制儀表、汽車電氣控制、電機控制、通信領域以及家電領域等。不管應用于何種領域，高度的可靠性均是必需的條件之一。本文從增強PIC單片機自身的抗干擾作用和增設程序（指令）兩個方面分析和探討了PIC單片機應用系統(tǒng)的可靠性技術問題。

關鍵詞:PIC單片機可靠性技術抗干擾程序后者指令

中圖分類號:TD679 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(c)-0064-01

PIC單片機應用系統(tǒng)的可靠性問題具有高度的系統(tǒng)性，我們應該從多個角度來考慮和處理，單一解決某一個方面的問題，無法從根本上保證PIC單片機的可靠性。一般而言，我們需要綜合考慮硬件設計和軟件增強這兩個方面來保證PIC單片機的可靠性。尤其在硬件方面的可靠性設計是確保PIC單片機應用系統(tǒng)具有高度可靠性的前提與基礎。

1 提高PIC單片機的抗干擾水平

1.1 啟用WDT

WDT，WatchdogTimer，監(jiān)視定時器，俗稱“看門狗”，它是一個內部RC時鐘信號源的累加計數(shù)器，獨立于其它單元，其計時周期約為18ms左右。PIC單片機為了有效解決程序失控問題，才用了WDT解決方案。程序之所以出現(xiàn)失控問題，主要是因為PIC單片機在實際應用過程中，電磁干擾、軟件故障、電源電壓疊加噪聲以及電源電壓波動等因素均會對程序的正常運行產(chǎn)生干擾作用，使之偏離預定的運行線路。WDT發(fā)揮作用的原理是，PIC單片機處在休眠狀態(tài)時，如果WDT超時溢出，則會喚醒PIC單片機使其進入正常的工作狀態(tài);PIC單片機執(zhí)行程序期間，如果WDT超時溢出，PIC單片機便會自動執(zhí)行復位動作。我們可以利用定義系統(tǒng)配置字CONFIG中WDTE位的形式來決定是否啟用WDT，設置“WDTE=1”時，則WDT處于開啟狀態(tài);設置“WDTE=0”，則WDT處于關閉狀態(tài)。

1.2 復位功能

PIC系列的單片機預設有多種的復位方式，合理設置復位功能，對于提高PIC單片機應用系統(tǒng)的可靠性裨益良多。常見的復位功能主要有:

第一，手動式復位功能。只要將低電平信號加入到/MCLR復位端，便可以讓處于執(zhí)行程序狀態(tài)的PIC單片機實現(xiàn)復位。利用手動式的復位功能，可以讓處于死機狀態(tài)的PIC單片機的強制重啟，實現(xiàn)程序的重新運行。

第二，上電復位功能。上電復位電路在PIC單片機每一次加電的同時都需要檢測電源電源VDD的上升過程，在VDD上升至預定數(shù)值（通常是1.6V至1.8V）便會產(chǎn)生一個有效的復位信號，該信號在經(jīng)過一定的延時（通常是“72ms+1024個時鐘周期”）之后，PIC單片機便會成功復位。如果情況特殊，單純依靠PIC單片機內部的上電復位電路達不到要求，建議通過外接阻容延時電路的方式滿足要求，借此讓/MCLR引腳上的低電平的延時時間達到預定要求。

第三，掉電檢測復位功能。掉電檢測復位功能也稱之為電源電壓跌落復位功能。電源干擾和電源電壓波動會讓PIC單片機在執(zhí)行程序的過程中出現(xiàn)死機、程序錯亂等問題，通過掉電檢測復位功能可以有效保證PIC單片機應用系統(tǒng)的正常工作。它的主要原理是，它通過為PIC單片機提供電源跌落預警信號的方式工作，如果輸入電壓VDD跌落至預定值時，它便會對PIC單片機進行復位，借此來防止PIC單片機應用系統(tǒng)失去控制;一旦輸入電壓VDD上升至安全值時，該復位狀態(tài)便會接觸。為了讓PIC單片機的掉電檢測復位電路充分發(fā)揮功用，應該將系統(tǒng)配置字寄存器CONFIG的位6置1（置BODEN位為1），至此便可以讓掉電檢測復位功能發(fā)揮其作用。

1.3 時序設置

PIC單片機的時序也可以稱之為主時鐘。它的頻率在0至200MHz之間，其時基振蕩模式共有4中，不同的時基震蕩模式能夠設計成為不同的時基震蕩頻率。具體而言:（1）高頻晶體振蕩器/陶瓷諧振器振蕩模式HS，它的時基震蕩頻率是4MHZ至20MHz;（2）標準晶體振蕩器/陶瓷諧振器振蕩模式XT，它的時基震蕩頻率是0.2M～4MHz;（3）低頻晶體振蕩器/陶瓷諧振器振蕩模式LP，它的時基震蕩頻率是32.768M～200MHz;（4）外接電阻電容元件的阻容振蕩模式，它的時基震蕩頻率是0.03M～5MHz。如果按照接線方式和外接元件的不同，又可以將時基振蕩模式分為以下三種情況，即外接時鐘電路、外接RC以及外接晶體振蕩器/陶瓷諧振器。

在PIC單片機的時基振蕩模式以及外接方式的選擇方面，建議用戶依照PIC單片機應用系統(tǒng)的使用環(huán)境、成本以及性能要求等因素進行綜合性地考慮和選擇。如果單純從可靠性方面考慮，外接時鐘是高頻噪聲源，除了能對本應用系統(tǒng)造成干擾之外，還可能對外界產(chǎn)生干擾。頻率越高越容易成為噪聲源，因此在符合系統(tǒng)性能要求的前提下應盡量采用低頻率的系統(tǒng)時鐘。在對系統(tǒng)可靠性要求很高的應用系統(tǒng)中，選用頻率低的PIC單片機是降低系統(tǒng)噪聲的方式之一。

2 增設PIC單片機的程序（指令）

2.1 輸出端口刷新

PIC單片機的I/O口很容易受到外部信號的干擾，輸出口的狀態(tài)可能發(fā)生改變。在應用程序中周期性地添加輸出端口刷新指令，可以降低干擾對輸出端口狀態(tài)的影響。設置當前輸出狀態(tài)寄存器，單片機不斷地查詢輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)信息，一旦出錯及時糾正。在控制程序中，應循環(huán)執(zhí)行控制外設的指令，在外設端口受到干擾而發(fā)生狀態(tài)變化時，重復執(zhí)行的控制指令能使設備恢復正常狀態(tài)。

2.2 存儲器中增加必要的指令和程序

在程序存儲器中總會有一些區(qū)域未使用，如果因干擾導致PIC單片機的指令計數(shù)器PC值被置錯，程序會跳到這些未用的程序存儲空間，系統(tǒng)就會出錯。在程序存儲器的未使用區(qū)域中加上若干條空操作和無條件跳轉指令，在程序跳到這些未用區(qū)域時，就會執(zhí)行空操作和無條件跳轉指令，轉入出錯處理程序。

3 結語

總之，從安全性可靠性和抗干擾兩個方面來提升PIC單片機應用系統(tǒng)硬件設計的合理性;同時在軟件系統(tǒng)的增強方面，通過在應用程序中增加某些必要的程序（指令集）來進一步提升應用系統(tǒng)的可靠程度。通過軟硬件方面的綜合考慮，來提升PIC單片機應用系統(tǒng)的可靠性，在實際的開發(fā)過程中都得到了充分的驗證。

參考文獻

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