如何提高单片机应用系统的可靠性

Tubemod——一种延长过热器、再热器寿命和提高可靠性的新技术介绍本文在分析典型的过热器和再热器设计和工作中的的缺陷的基础上，介绍了一种能够提高过热器和再热器可靠性的技术——Tubemod技术。

Tubemod技术是通过3个有效的计算机软件即蒸汽力学模型软件，热传导软件和寿命模型，综合起来估计过热器中管子每个关键位置的状况以及再分流蒸汽流的方法和影响，从而可提高过热器和再热器的寿命和可靠性。

最后得出：伴随着在给定时间内温度的下降，管子的氧化和耗蚀率会降低，寿命也会延长。

因此运行温度降低一些能提高系统的可靠性。

我觉得如果降低温度可能影响到工作效率和质量，而且降低温度需要增加成本，如果在最高的温度部分用奥氏体铬镍不锈钢，其他部位也在成本接受下使用耐高温材料，这样可以在较高的温度下工作，既提高了工作效率，又提高了系统的可靠性。

提高嵌入式系统可靠性的探讨与实践本文在自动化控制系统的硬件故障率在不断下降,而软件故障率却在快速上升的背景下，通过系统目标细化和合理分配与利用硬件资源来进行程序总体结构的优化设计，并提出要在充分掌握和利用硬件的基础上,通过软硬结合、加强监控、总体优化等措施,提高系统运行的可靠性，同时给出编程过程中提高可靠性的一些具体方法，包括在程序运行过程中的监控、将监控程序与专用监控CPU相结合进行实时监控、关键程序、数据的自动备份与恢复等。

我认为硬件的可靠性是非常重要的，因为硬件是设备的物质依托，要在硬件设计时保证系统的可靠性，这样，只要软件程序在经过大量数据测定成功后，系统的可靠性就能够保证。

搞好闭环管理提高可靠性水平本文从对元器件进行闭环管理来说提高系统可靠性的问题，阐述了如何搞好元器件的闭环管理，主要包括：元器件优选手册与筛选条件的制定、人库检验、筛选、使用情况与失效分析四个步骤。

元器件的可靠性是整机可靠性的基础，因此，提高了元器件的可靠性对提高电子设备的可靠性有重大意义。

作者这种方法运用的比较好，设计闭环过程，在实际工作中对失效模式进行分析，从而更新优选条件，更好的去提高系统的可靠性。

PIC单片机应用系统可靠性技术探究摘要:PIC系列的单片机因为抗干扰能力强、适用性佳、指令集简洁、功能完备、功耗较低、体积较小以及成本低廉等优势，被广泛地用于工业控制仪表、汽车电气控制、电机控制、通信领域以及家电领域等。

不管应用于何种领域，高度的可靠性均是必需的条件之一。

本文从增强PIC单片机自身的抗干扰作用和增设程序（指令）两个方面分析和探讨了PIC单片机应用系统的可靠性技术问题。

关键词:PIC单片机可靠性技术抗干扰程序后者指令PIC单片机应用系统的可靠性问题具有高度的系统性，我们应该从多个角度来考虑和处理，单一解决某一个方面的问题，无法从根本上保证PIC单片机的可靠性。

一般而言，我们需要综合考虑硬件设计和软件增强这两个方面来保证PIC单片机的可靠性。

尤其在硬件方面的可靠性设计是确保PIC单片机应用系统具有高度可靠性的前提与基础。

1 提高PIC单片机的抗干扰水平1.1 启用WDTWDT，WatchdogTimer，监视定时器，俗称“看门狗”，它是一个内部RC时钟信号源的累加计数器，独立于其它单元，其计时周期约为18ms左右。

PIC单片机为了有效解决程序失控问题，才用了WDT解决方案。

程序之所以出现失控问题，主要是因为PIC单片机在实际应用过程中，电磁干扰、软件故障、电源电压叠加噪声以及电源电压波动等因素均会对程序的正常运行产生干扰作用，使之偏离预定的运行线路。

WDT发挥作用的原理是，PIC单片机处在休眠状态时，如果WDT超时溢出，则会唤醒PIC单片机使其进入正常的工作状态;PIC单片机执行程序期间，如果WDT超时溢出，PIC单片机便会自动执行复位动作。

我们可以利用定义系统配置字CONFIG中WDTE 位的形式来决定是否启用WDT，设置“WDTE=1”时，则WDT处于开启状态;设置“WDTE=0”，则WDT处于关闭状态。

1.2 复位功能PIC系列的单片机预设有多种的复位方式，合理设置复位功能，对于提高PIC单片机应用系统的可靠性裨益良多。

[单片机原理及应用课后答案]单片机原理及应用技术篇一: 单片机原理及应用技术_课后答案章1 绪论1．第一台计算机的问世有何意义？答：第一台电子数字计算机ENIAC问世，标志着计算机时代的到来。

[）与现代的计算机相比，ENIAC有许多不足，但它的问世开创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响。

2．计算机由哪几部分组成？答：由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成，运算器与控制器合称为CPU。

3．微型计算机由哪几部分构成？答：微型计算机由微处理器、存储器和I/O接口电路构成。

各部分通过地址总线、数据总线和控制总线相连。

4．微处理器与微型计算机有何区别？答：微处理器集成了运算器和控制器；而微型计算机包含微处理器、存储器和I/O接口电路等。

5．什么叫单片机？其主要特点有哪些？答：在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。

单片机主要特点有：控制性能和可靠性高；体积小、价格低、易于产品化；具有良好的性能价格比。

6．微型计算机有哪些应用形式？各适于什么场合？答：微型计算机有三种应用形式：多板机、单板机和单片机。

多板机，通常作为办公或家庭的事务处理及科学计算，属于通用计算机。

单板机，I/O设备简单，软件资源少，使用不方便。

早期主要用于微型计算机原理的教学及简单的测控系统，现在已很少使用。

单片机，单片机体积小、价格低、可靠性高，其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。

目前，单片机应用技术已经成为电子应用系统设计的最为常用技术手段。

7．当前单片机的主要产品有哪些？各有何特点？答：多年来的应用实践已经证明，80C51的系统结构合理、技术成熟。

因此，许多单片机芯片生产厂商倾力于提高80C51单片机产品的综合功能，从而形成了80C51的主流产品地位，近年来推出的与80C51兼容的主要产品有：? A TMEL公司融入Flash存储器技术推出的A T89系列单片机；? Philips公司推出的? 华邦公司推出的- 74 -? ADI公司推出的ADμC8xx系列高精度ADC单片机；? LG公司推出的GMS90/97系列低压高速单片机；? Maxim公司推出的DS89C420高速单片机；? Cygnal公司推出的C8051F系列高速SOC单片机等。

单⽚机原理与应⽤（盛珣华）习题和思考题答案习题和思考题答案第⼀章单⽚机概述1. 第⼀台电⼦数字计算机发明的年代和名称。

1946年、ENIAC。

2. 根据冯·诺依曼提出的经典结构，计算机由哪⼏部分组成？运算器、控制器、存储器、输⼊设备和输出设备组成。

3. 微型计算机机从20世纪70年代初问世以来，经历了哪四代的变化？经历了4位、8位、16位、32位四代的变化。

4. 微型计算机有哪些应⽤形式？系统机、单板机、单⽚机。

5. 什么叫单⽚机？其主要特点有哪些？单⽚机就是在⼀⽚半导体硅⽚上，集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、并⾏I／O、串⾏I／O、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的⽤于测控领域的微型计算机，简称单⽚机。

单⽚机技术易于掌握和普及、功能齐全，应⽤⼴泛、发展迅速，前景⼴阔、嵌⼊容易，可靠性⾼。

6. 举例说明单⽚机的应⽤？略7. 当前单⽚机的主要产品有哪些？各⾃有何特点？MCS是Intel公司⽣产的单⽚机的系列符号，MCS-51系列单⽚机是Intel公司在MCS-48系列的基础上于20世纪80年代初发展起来的，是最早进⼊我国，并在我国应⽤最为⼴泛的单⽚机机型之⼀，也是单⽚机应⽤的主流品种。

其它型号的单⽚机：PIC单⽚机、TI公司单⽚机、A VR系列单⽚机。

8. 简述单⽚机应⽤系统的开发过程。

（1）根据应⽤系统的要求进⾏总体设计总体设计的⽬标是明确任务、需求分析和拟定设计⽅案，确定软硬件各⾃完成的任务等。

总体设计对应⽤系统是否能顺利完成起着重要的作⽤。

（2）硬件设计根据总体设计要求设计并制作硬件电路板（即⽬标系统），制作前可先⽤仿真软件（如Proteus软件）进⾏仿真，仿真通过后再⽤硬件实现并进⾏功能检测。

（3）软件设计软件编程并调试，⽬前⼀般⽤keil软件进⾏设计调试。

调试成功后将程序写⼊⽬标单⽚机芯⽚中。

（4）综合调试进⾏硬软件综合调试，检测应⽤系统是否达到设计的功能。

提高单片机应用系统可靠性的软硬件技术作者：彭芬来源：《计算机光盘软件与应用》2013年第20期摘要：单片机日益广泛的使用，因此对于单片机的使用操作系统的可靠性和安全性也有了越来越高的要求。

尤其是对于工业过程的控制、交通管理、金融以及通讯等测控系统，最主要的技术指标就是可靠性。

因为系统一旦出现任何的问题和故障，就会造成生产过程混乱、指挥以及监控系统的迟钝等不良后果。

文中简单介绍了几种提升单片机应用系统可靠性的方式和措施。

关键词：单片机；抗干扰；可靠性中图分类号：TP368.1在进行单片机应用系统开发的过程之中，经常会遭遇到的问题是在实验室的运行环境之下，系统运行正常有效，但是一旦将其安装到现场工作，经常会出现不规律、不正常的情况。

或者是在系统的运行调试过程和在空载的情况下一切正常，但是大负荷的控制一旦启动，整个系统很可能会出现各种问题。

探寻出现此种情况的原因，很可能是抗干扰设计有漏洞，以至于造成应用系统的不够可靠。

1 造成单片机可靠性不高的原因1.1 单片机应用系统出故障的主要表现和内在原因操作系统出错的主要表现包含了被控制对象动作失误、死机、状态不稳定、计时不准确以及数据显示混乱和闪烁不定等等。

其内在原因主要是：第一，随机存储器中的数据被打乱，造成程序进入死循环的境地，因而引发死机的情况出现；第二，单片机中的内部程序指针发生错乱，随便指向了错误的地方，使得运行的程序不正确，造成随机存储器之中的某些数据被打乱，程序计算的结果是错误的，外围的锁存电路受到一定的干扰，出现了误锁存的情况，以至于出现被控制对象的错误操作；第三，锁存电路和被控制对象之间的线路遭受到了一定的干扰，因此造成被控制对象的状态不稳定；第四，单片机内部程序指针出现错乱，造成中断程序在运行的过程中超出了限定的时间；第五，随机存储器之中的计时数据被打乱，造成程序在计算的过程中产生出错误结果。

1.2 造成单片机使用体系出现错误的外因从设计与制作的方面解析，使得单片机的应用操作体系容易受到干扰的主要客观外在原因有七个方面：第一，单片机本身抗干扰能力较差；第二，环境电磁干扰因素过于强烈；第三，整个操作体系电源抗干扰能力不足或是功率太差等；第四，程序并没有使用抗干扰的办法或使用的办法力度不够；第五，各个组织器件之间的驱动功率太小，处在一种刚刚达标的状态之下；第六，长距离的数据传输电流和电压不高，而且没有使用相应的屏蔽保护措施；第七，元件的质量不高[1]。

单片机多级通信系统的稳定性分析与改进一、引言随着科技的进步和发展，单片机多级通信系统在各个领域得到了广泛的应用。

然而，随着系统规模的扩大和复杂性的增加，系统的稳定性问题逐渐暴露出来。

本文旨在对单片机多级通信系统的稳定性进行深入分析，并提出相应的改进方案，以提高系统的可靠性和稳定性。

二、多级通信系统稳定性分析1. 系统的稳定性定义多级通信系统的稳定性是指系统在面对外部干扰时，能够保持其正常工作状态，在一定时间范围内不出现死锁、数据丢失、通信中断等故障。

2. 稳定性问题的原因分析（1）信号干扰：外部噪声、电磁干扰等会导致通信信号的失真和数据传输错误，进而影响系统的稳定性。

（2）负载过重：系统所承载的任务较多或数据量较大，可能导致系统性能下降，甚至崩溃。

（3）传输延迟：通信链路延迟可能导致数据丢失或无法按时到达目的地，进而影响系统稳定性。

（4）缓冲区不足：系统中的缓冲区大小不合理或管理策略不当可能导致缓冲区溢出和数据丢失。

（5）时序问题：多级通信系统中各个模块之间的时序同步问题，例如时钟同步不一致等，可能导致系统通信失效。

3. 稳定性分析方法（1）频域分析：通过对系统的信号进行频谱分析，发现频率成分对稳定性的影响，进而采取相应的措施进行优化。

（2）时域分析：通过观察系统的时序波形，检测信号传输延迟、丢失等问题，并及时采取措施进行调整。

（3）故障诊断：通过系统的日志、状态记录等信息，分析系统稳定性的故障原因，并进行相应的维护和修复。

三、改进方案1. 信号干扰处理（1）增加防护措施：使用屏蔽技术、隔离技术等，减少外部干扰；（2）采用纠错编码：通过添加冗余信息，实现数据传输的纠错能力，提高系统的抗干扰能力；（3）设计差分接口：将信号差分传输，减少共模干扰，提高系统的稳定性。

2. 负载均衡优化（1）任务优先级管理：合理设置系统中任务的优先级，确保高优先级任务的及时处理，并控制任务数量避免系统负载过重；（2）任务分片处理：将大型任务切分为多个小任务，分布到多个处理器上处理，并进行任务调度，实现负载均衡。

单片机抗干扰措施单片机在实际应用中，由于周围环境的电磁干扰和电源干扰等原因，很容易受到各种干扰信号的影响，从而导致系统不稳定、运行异常甚至崩溃。

为了保证单片机正常工作和提高系统稳定性，需要采取一系列的抗干扰措施。

本文将从硬件和软件两方面，重点讨论单片机的抗干扰措施。

1.电源滤波器：在单片机外围电路中添加电源滤波器，用于滤除电源中的高频和低频噪声。

常见的电源滤波器有电容滤波器和电感滤波器等。

其中，电容滤波器可以滤除高频噪声，而电感滤波器可以滤除低频噪声。

2.地线设计：合理布局地线，减小地线回路的面积。

在单片机电路中，地线是一个重要的参考信号，合理设计地线可以减小电磁干扰。

同时，还可以采用单点接地的方式，将各个模块的地线连接在一起，减少地线回路的面积。

3.信号线布线：将信号线与电源线和高功率线分开布线，避免相互干扰。

信号线间的距离尽量保持一定的间隔，可以有效减小电磁干扰。

4.屏蔽：对于特别敏感的模拟信号线，可以采用屏蔽措施，如采用屏蔽线、屏蔽罩等。

屏蔽可以防止外界电磁干扰对信号线的影响。

5.滤波电容：在单片机电路中，可以在需要进行滤波的信号线两端串联一个滤波电容，用于滤除高频噪声。

常见的滤波电容有电容器和电容二极管等。

6.增加抗干扰电路：可以在单片机电路中添加抗干扰电路，如抗干扰电容、抗干扰电感等。

这些电路可以有效地抑制外界干扰信号。

7.使用稳压器：在单片机电路中，可以使用稳压器来提供稳定的电压，防止电源干扰引起的系统不稳定。

1.软件滤波：在单片机程序中，可以通过软件滤波的方式来滤除干扰信号。

例如，在读取模拟传感器信号时，可以进行多次采样并求平均值，以减小采样误差和滤除干扰。

2.软件延时：在一些对实时性要求不高的任务中，可以通过软件增加适当的延时，以减小干扰对系统的影响。

例如，在控制器输入信号采样之前，可以先进行一段延时。

3.软件重发：对于容易受到干扰的信号，可以通过软件重发的方式来提高信号的可靠性。

浅谈单片机控制系统的可靠性作者：章檬来源：《城市建设理论研究》2013年第25期摘要：下文主要结合笔者多年的工作实践经验，针对单片机控制系统中的可靠性进行了探讨，提出了规范合理的系统设计和容错设计来提高系统的可靠性，同时对系统的干扰进行了介绍，并给出了硬件和软件抗干扰的措施，使单片机控制系统的工作可靠、稳定、高效。

关键词：可靠性容错干扰中图分类号：TN973.3 文献标识码：A 文章编号：1、规范合理的系统设计和容错设计单片机控制系统是完成一定控制功能的系统，有其工作任务、运行环境和持续运行时间。

设计中不仅要考虑系统运行的可靠性以及可维护性，还要考虑系统的性价比，为了保证系统的可靠持续运行，规范合理的系统设计和容错设计是非常重要的。

在单片机控制系统的设计中要求方案正确、易于实现。

系统的硬件和软件的功能分配合理不仅有利于系统的良好运行，而且有利于节约系统的开发成本，便于可扩展和可维护。

在满足系统性能指标和可靠性的前提下，元器件尽量选择廉价、性能优良、常见的元器件品种和型号，充分利用较好的系统设计方案来降低使用元器件的设计等级。

在系统的元器件的布局、印制板的布线以及电源和地线连接情况等都会对系统的运行性能和抗干扰能力产生影响。

软件设计要求模块化程序设计和结构化程序设计。

容错设计就是对故障予以容忍的设计。

因为单片机控制系统故障或出错是客观存在的，容错设计就是解除系统故障或出错影响措施。

实施的方法是投入超常规设计所需要的资源，以换取更高的系统可靠性。

2、单片机控制系统的干扰简介要解决单片机控制系统的干扰问题，必须对干扰的来源、类型等进行分析才能找到合适的抗干扰方法。

单片机控制系统是包含数字电路和模拟电路部分，因此受干扰的情况较复杂，不论是哪种信号，只要其中夹杂有干扰信号都会对单片机某个单元甚至使整个控制系统造成干扰或故障。

干扰的类型从单片机控制系统来看可以分为外部干扰和内部干扰两种。

外部干扰与系统结构无关，由外界环境决定的影响系统正常运行的因素，如空间、环境温度、湿度或磁的影响等；内部干扰是指由系统结构、制造工艺等决定的因素，如分布电容、分布电感引起的耦合，多点接地引起的电位差和电源系统引入的干扰等。