毕业论文 单片机系统可靠性设计

摘要

摘要

为了使单片机系统可靠运行，必须对单片机系统进行可靠性设计，为此，提出了单片机系统可靠性设计的思想，并从硬件和软件两个方面探讨了单片机系统可靠性设计的技术途径。根据硬件和软件子系统的人—环境特性，结合具体的实践经验，提出了单片机系统可靠性设计的具体技术。这些可靠性设计技术的应用，使单片机系统的可靠性提高到了一个新水平。

近年来，随着单片机在智能化仪器、自动检测、工业控制以及火箭导航尖端技术等领域的广泛应用，有效地提高了生产效率，改善了工作条件，大大提高了控制质量与经济效益。但是，单片机系统的工作环境往往是比较恶劣和复杂的，其必须长期可靠、安全、稳定地运行，否则将导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，造成巨大的经济损失，甚至危及人们的生命安全。所以，人们在不断完善单片机系统硬件配置过程中，分析系统受干扰的原因，探讨和提高系统的抗干扰能力，这不仅具有一定的科学理论意义，并且具有很高的工程实用价值。

关键词：可靠性设计；硬件；软件；模块化；抗干扰

I

Abstract

Abstract

For reliable operation of single-chip system, the reliability of the system must be designed for single-chip, In this paper, single-chip system reliability design ideas, and both hardware and software system reliability of a single-chip design technology approach. Hardware and software subsystems according to people - environmental characteristics, combined with the specific experience, made a single-chip system reliability design of specific technologies. The reliability design technology, the reliability of the system to a new level.

In recent years, single-chip widely used in the field of intelligent instruments, automatic detection, industrial control and navigation sophisticated rocket technology effectively improve production efficiency, improved working conditions, greatly improving the control quality and economic efficiency. However, the SCM system operating environment is relatively poor and often complex, it must be long-term, reliable, secure and stable operation, otherwise it will lead to increased control error, serious cause system failure, resulting in huge economic losses and even threaten people life safety. Therefore, people constantly improve the SCM system hardware configuration, analysis system interfered reason to explore and improve anti-jamming capability of the system, which not only has a scientific theory, and has a high practical value.

Keywords: reliability design; hardware; software; modular; interference

II

目录

目录

摘要 ............................................................................................................................................................................................ I Abstract ................................................................................................................................................................................... II

1.1 单片机的基本概念 ...........................................................................................................................................1

1.2 单片机的应用领域 ...........................................................................................................................................1 1.3单片机的发展历程及发展趋势 ....................................................................................................................2 1.4 80C51单片机的内部结构 ..............................................................................................................................4 1.5 80C51单片机的引脚功能 ..............................................................................................................................5 1.6可靠性与抗干扰技术概述 ........................................................................................................................... 11 1.7空间干扰的抑制............................................................................................................................................... 14 1.8 单片机系统的接地技术 ............................................................................................................................... 14 第2章 单片机Watchdog技术 ............................................................................................................................... 16

2.1 单片机Watchdog技术概述 .................................................................................................................... 16

2.2 单稳态型Watchdog电路 ........................................................................................................................... 16 2.3 硬件Whatchdog电路 .................................................................................................................................. 17 第3章 单片机硬件可靠性设计思想及设计 ........................................................................................................ 23

3.1 可靠性设计思想 ............................................................................................................................................. 23

3.2可靠性设计 ........................................................................................................................................................ 23 3.3 硬件系统的调试 ........................................................................................................................................... 25 第4章 单片机软件可靠性设计 ................................................................................................................................ 27

4.1 软件可靠性设计 ............................................................................................................................................. 27

4.2 单片机系统软件可靠性设计的途径 .................................................................................................... 27 4.3 提高软件设计的正确性途径 ..................................................................................................................... 27 4.4 调试与功能说明 ............................................................................................................................................. 28 4.5 软件调试问题及解决 ................................................................................................................................. 28 参考文献 .............................................................................................................................................................................. 30 致谢 ........................................................................................................................................................................................ 31

III

第1章 单片机概念及可靠性技术的发展

第1章 单片机概念及可靠性技术的发展

近年来，人们在单片机系统可靠性设计方面的探索已卓有成效，一些靠性设计技术在单片机系统中得到了广泛应用。但单片机系统的可靠性还远不能满足用户的需要，特别是在一些新的应用领域，对单片机系的可靠性又有新的要求。本文主要针对石油测井行业劣应用环境下单片机系统可靠性设计展开论述。

1.1 单片机的基本概念

单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。

MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，与MCS- 48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MSC-51单片机作为代表进行理论基础学习。

MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品。

DP-51S单片机仿真实验仪是由广州致远电子有限公司设计的DP系列单片机仿真实验仪之一，是一种功能强大的单片机应用技术学习、调试。 1.2 单片机的应用领域

单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分为如下几个范畴：

1)、智能仪器仪表的应用

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。

2)、在家用电器中的应用

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