(呼和浩特市委党校，内蒙古 呼和浩特 010010)
摘 要：文章主要从实际应用的角度阐述单片机系统软件 抗干扰的具体实现方法。
关键词：单片机；软件；抗干扰；指令集
中图分类号：tp273  文献标识码：a  文章编号：1007—6921(2009)07—0167—02

随着单片机在各个领域应用愈来愈广泛，单片机应用系统的可靠性越来越成为人们关注的一 个重要课题。单片机应用系统的可靠性是由多种因素决定的，其中系统的抗干扰能力是系统 可靠性的重要指标。由于51系列单片机的指令系统是复杂指令集结构，致使其抗干扰性能不 高，尤其用在工业控制的场合，如果不增加额外的抗干扰措施，甚至无法正常工作。要提高 单片机系统的抗干扰性能无非是从硬件和软件两个方面加以考虑。硬件系统是单片机系统稳 定工作的根本，经常采用的方法有：改善系统的布局、布线；采用光电耦合器以提高强电与 弱电的隔离度；在电源变压器的初级增加滤波器；增加“硬件看门狗”等等。硬件抗干扰设 计的缺点是增加了系统的复杂性，提高了硬件成本，而软件抗干扰设计在不增加系统复杂性 ，不提高硬件成本的前提下，同样可以在很大程度上提高系统的稳定性。

51系列单片机的指令包括单字节、双字节和三字节指令，双字节和三字节指令包含操作码和 操作数两部分。当单片机受到严重干扰时，程序计数器pc因干扰而改变,程序便脱离正常轨 道“乱飞”，如果“飞”到单字节指令或双字节、三字节指令的操作码上，此时程序将沿错 误的轨道执行而出错，称这种“跑飞”为“第一类跑飞”。当“飞”到某双字节或三字 节指令的操作数上，误将操作数当作操作码而执行，程序将出现严重错误，称这种“跑 飞”为“第二类跑飞”。无论是前一种情况还是后一种情况，“跑飞”的程序执行结果将是 无法预料的。“第一类跑飞”在执行一段错误程序之后还有可能回到正常轨道，但是 “第 二类跑飞”不可能再回到正常轨道了，往往是以进入“死循环”而告终，本文主要从实际应 用的角度阐述单片机系统软件抗干扰的具体实现方法。
1 单片机软件抗干扰设计的主要方法

软件抗干扰设计的主要目的就是及时发现程序的“跑飞”，并及时地将程序拉入正常轨道, 主要方法有：指令冗余、软 件“看门狗”、软件“陷阱”、程序“跑飞”拦截等等。
1.1 指令冗余

cpu取指令过程是先取操作码,再取操作数。在程序的关键地方人为的插入一些单字节指令， 或将有效单字节指令重写称为指令冗余，通常是在双字节指令和三字节指令后插入两个字节 以上的nop指令。这样即使跑飞程序飞到双字节指令和三字节指令操作数上，由于空操作指 令nop的存在，避免了后面的指令被错误地执行，为程序纳入正轨做好准备。此外，对系统 流向起重要作用的指令，如ret、reti、lcall、ljmp、jc等，可以在这些指令之前插入两条 nop指令，可将跑飞程序纳入正轨，以确保这些重要指令的执行。

指令冗余只能使cpu不再将操作数当作操作码错误地执行，却不能主动地将程序的错误执行 方向扭转过来，要想纠正程序的错误执行方向，就需要下面的技术。
1.2 软件“看门狗”技术

跑飞的程序在执行一些错误操作之后，经常会进入“死循环”，也就是常说的“死机”。通 常采用“看门狗”技术使程序脱离“死循环”，“看门狗”技术可由硬件实现，也可由软件 实现。硬件“看门狗”技术这里不再赘述，软件“看门狗”技术的原理是通过不断检测程序 循环运行时间，若发现程序循环时间超过最大循环运行时间，则认为系统陷入“死循环”， 需要进行出错处理。

在实际应用中，通常用定时中断服务程序定时地检查主程序的运行情况。例如,在ram区选择 一个字节作为软件看门狗寄存器，主程序每循环一次将该寄存器加1，定时器t0的中断服务 程序每中断一次将该寄存器减1并检查一次，如果程序执行正常，看门狗寄存器不会改变或 改变不大，如果看门狗寄存器发生了改变或改变很大，则说明系统陷入“死循环”，需要进 行出错处理。

在工业应用中，严重的干扰有时会破坏中断方式