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集中式智能电表的抗干扰设计

智能电表要求长年连续地挂网运行,如果不采取有效的抗干扰措施,当遭遇到较强的干扰信号时,其性能的可靠性与运行的安全性均会降低,为此我们总结了以下抗干扰方面的措施。

硬件抗干扰设计
电量信号的采集和输出部分采用光电耦合器,光电耦合器的一次侧和二次侧是电绝缘的,因此对地电位差干扰有很强的抑制能力,同时也具有很强的抑制电磁干扰的能力。电源在向系统提供电能的同时,也会把干扰噪声直接由供电端加在控制电路上,而单片机的复位线、中断线等控制线,最易受到这种外界噪声的干扰,因此必须采取一定措施来加以抑制、消除这种干扰。具体方法为:加屏蔽罩、隔离变压器、磁环和π形滤波电路等,但这些只能使干扰脉冲的数量和幅度有所减少,难以从根本上解决。所以,还必须使用象MAX691A之类的单片机专用电源监控芯片,以提高敏感器件的抗干扰能力。

软件抗干扰设计
本系统采取的软件抗干扰措施如下:
(1)对输入信号采用电平检测而非边沿检测,以减少各种随机干扰脉冲的影响。
(2)对重要的状态寄存单元备份,当系统状态受干扰破坏后,能及时查询备份寄存单元的信息,进行状态纠正。
(3)电量数据存放之前,对其进行校验,以保证数据的正确性。
(4)电量数据在6264和2465中都采取多址存放,互为备份,以确保万无一失。
(5) 设置自检程序,在某些内存单元设置状态标志,在开机运行后,对其进行监测,保证信息存储、传输、运算的高可靠性。
(6) 插入空操作指令:在比较条件转移指令、绝对转移指令、中断、堆栈指令前,以及数据表格后,插入空指令,提高系统的稳定性。
(7) 当程序运行失常,发生诸如:程序“跑飞”、数据区和工作寄存器中的数据遭到破坏,采取措施如下:
(a) 设置监视跟踪定时器
因本系统设计有CPU安全监控电路,所以可通过使用MAX691A的定时中断即看门狗(Watchdog)来监视程序的运行。只要程序正常运行,定时器就不会出现定时中断。而当程序运行失常,因“跑飞”等原因不能对WDI进行及时刷新时,看门狗定时器就会引发崩溃复位。
(b) 设置软件陷阱
在程序存储器的空白处,填满空操作指令和长转移指令(LJMP ERR),来截获跑飞的程序,最后通过软件强制复位,使程序返回到初始状态。在MCS-51单片机的软件复位过程中,必须连续执行两次中断返回指令RETI才能确保清除中断标志,使系统恢复正常。出错处理程序如下:
ERR:CLR EA ; 正确的软件复位入口,关中断
MOV 66H,#0AAH ; 重建上电标志
MOV 67H,#55H
MOV DPTR,#ERR1 ;准备第一次返回地址
PUSH DPL
PUSH DPH
RETI ; 清除高级中断激活标志
ERR1: CLR A
PUSH ACC
PUSH ACC
RETI ; 清除低级中断激活标志■

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