【摘　要】　對采用單片機自動測控技術的智能電表系統(tǒng)的軟、硬件抗干擾設計作了全面介紹，重點對μP監(jiān)控集成芯片MAX690A的應用與性能作了詳細說明。
??? 關鍵詞：單片機，硬件抗干擾，軟件抗干擾

1　引　言
　　目前，我國絕大多數(shù)城鄉(xiāng)居民用電抄表還采取人工方式，既消耗大量的人力、物力，且采集數(shù)據(jù)的時間跨度大、準確度低。因此，國家有關部門規(guī)定以后將逐步以計算機為基礎的自動抄表系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的人工抄表。但是這樣一來，傳統(tǒng)的機械電表在性能上就不能適應要求。針對這一情況，我們采用單片機自動測控技術，設計了一種既能獨立使用又能面向自動抄表系統(tǒng)的集中式智能電表。本集中式智能電表將32戶的電表集中于一體管理，可對各戶的電量進行計量、巡回顯示、集中抄讀。系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。

2? 系統(tǒng)抗干擾設計的必要性
　　由于集中式智能電表工作于居民住宅區(qū)內，很容易受到系統(tǒng)內、外部各種電氣和電磁干擾，其中以供電系統(tǒng)干擾為主。在家用電器中，許多為電感性負載，它們的快速切換會對電網(wǎng)產(chǎn)生噪聲干擾，進而可能導致單片機數(shù)據(jù)混亂或死機，規(guī)律如下：
????? ·干擾脈沖幅度較小時，對單片機基本無影響；
??? ·干擾脈沖幅度較大時，使單片機復位；
　　·干擾脈沖幅度較大，且在瞬間脈沖數(shù)目很多，可能導致單片機數(shù)據(jù)混亂或死機。
　　因為集中式智能電表是長期連續(xù)地掛網(wǎng)運行，因此要求系統(tǒng)對運行過程中所出現(xiàn)的諸如數(shù)據(jù)混亂、死機等任何異常現(xiàn)象均能安全恢復，這就需要采取必要且有效的軟、硬件抗干擾措施。否則，系統(tǒng)性能的可靠性與運行的安全性均會降低，導致用戶和電業(yè)局產(chǎn)生經(jīng)濟糾紛。作為一個單片機測試系統(tǒng)，其抗干擾設計主要分為硬件抗干擾設計和軟件抗干擾設計兩個方面。
3　抗干擾設計
3．1　硬件抗干擾設計
　　系統(tǒng)在電信號采集和輸出部分均采用光電耦合器，光電耦合器的一次側和二次側是電絕緣的，因此對地電位差干擾有很強的抑制能力，同時也具有很強的抑制電磁干擾的能力。
在系統(tǒng)供電部分，電源在向系統(tǒng)提供電能的同時，也會把干擾噪聲直接由供電端加在控制電路上，而單片機的復位線、中斷線等控制線，最易受到這種外界噪聲的干擾，因此必須采取一定措施加以抑制、消除，具體方法為：電源部分由變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四部分組成，且一次側加Π型濾波器，適當加大變壓器容量，但這些措施只能使干擾脈沖的數(shù)量和幅度有所減少，不能從根本上解決問題，因此必須使用單片機專用的電源監(jiān)控電路。

　　本系統(tǒng)在硬件抗干擾方面采取的重要措施是選用了單片機系統(tǒng)μP監(jiān)控集成電路—MAX690A。
MAX690A具有：復位（上電復位、掉電復位、崩潰復位），后備電池切換，軟件看門狗定時器（1．6s）和電源監(jiān)視（1．25V的電壓比較器）以及后備電池切換等功能。管腳排列如圖2所示。
　　·VOUT（1腳）：給CMOSRAM供電，當Vcc高于復位門限電平（4．65V）時，VOUT＝Vcc；當Vcc低于復位門限電平時，VOUT與Vcc和VBATI中的最大值保持一致。
　　·Vcc（2腳）：工作電壓端，電壓取值為：1．2～5．5V。
????? ·GND（3腳）：接地端。
????? ·PFI（4腳）：電源故障輸入端。當此端電壓輸入低于1．25V時將變?yōu)榈碗娖健?br>　　·PFO（5腳）：電源故障輸出端，低電平有效?？勺鳛?a href="http://m.makelele.cn/v/tag/132/" target="_blank">CPU中斷輸入信號通知單片機，使系統(tǒng)在掉電前，進行一些必要的處理，如保存重要數(shù)據(jù)等。
　　·WDI（6腳）：看門狗喂入端。當其保持高電平或低電平的時間達到1．6 s時，內部看門狗定時器溢出，并觸發(fā)RESET信號輸出。
　　·RESET（7腳）：復位端，低電平有效。當Vcc低于4．65V或看門狗定時器溢出時，RESET變?yōu)榈碗娖健?br>　　·VBATI（8腳）：備用電源輸入端，可接3．6V的鋰電池。
　　MAX690A在集中式智能電表系統(tǒng)中的應用電路如圖3所示。
3．2　軟件抗干擾設計
??? 本系統(tǒng)采取的軟件抗干擾措施有：
　　·對輸入信號采用電平檢測而非邊沿檢測，以減少各種隨機干擾脈沖的影響。
　　·把重要的狀態(tài)寄存單元備份，當系統(tǒng)狀態(tài)受干擾破壞后，能及時查詢、備份寄存單元的信息，進行狀態(tài)糾正。
　　·電量數(shù)據(jù)存放之前，對其進行校驗，以保證數(shù)據(jù)的正確性。
　　·電量數(shù)據(jù)在6264和24LC65中都采取多址存放，互為備份，以確保萬無一失。
　　·設置自檢程序，在某些內存單元設置狀態(tài)標志，在開機運行后，對其進行監(jiān)測，保證信息存儲、傳輸、運算的高可靠性。
　　·插入空操作指令：在比較條件轉移指令、絕對轉移指令、中斷、堆棧指令前，以及數(shù)據(jù)表格后，插入空指令，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　·為避免程序運行失常，發(fā)生諸如程序“跑飛”、數(shù)據(jù)區(qū)和工作寄存器中的數(shù)據(jù)遭到破壞等情況，利用了MAX690A的計數(shù)器定時電路即看門狗電路來監(jiān)視程序的運行。只要程序運行得正常，單片機就會在小于1．6s的時間段內，給MAX690A的WDI端送入脈沖信號，從而MAX690A不會輸出復位信號；而當程序運行失常，因“跑飛”等原因單片機不能在1．6s內給WDI端送入脈沖信號，MAX690A將輸出一個復位信號，促使單片機系統(tǒng)復位。此外，為避免程序運行失常，可在程序存儲器的空白處，填滿空操作指令和長轉移指令，來截獲跑飛的程序，最后通過強制復位，使程序返回到初始狀態(tài)。

4　結束語
　　對本集中式智能電表進行了全面有效的系統(tǒng)軟、硬件抗干擾設計，特別是充分利用了MAX690A芯片的強大監(jiān)控功能，實現(xiàn)了本系統(tǒng)三狀況（上電、掉電、崩潰）復位，后備電池切換，軟件看門狗定時和電源監(jiān)視等功能，從而極大地提高了系統(tǒng)的抗強干擾能力，確保了系統(tǒng)運行的安全性與可靠性，為該智能電表實際的應用與推廣提供了可靠的技術保障。

1　朱大奇．單片微機抗干擾的軟件WATCHDOG技術．電工技術雜志，1998（3）：3～4
2　何立民．單片機應用系統(tǒng)抗干擾技術．北京：北京航空航天大學出版社，2001