【摘　要】　對采用單片機自動測控技術的智能電表系統的軟、硬件抗干擾設計作了全面介紹，重點對μP監控集成芯片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，我國絕大多數城鄉居民用電抄表還采取人工方式，既消耗大量的人力、物力，且采集數據的時間跨度大、準確度低。因此，國家有關部門規定以后將逐步以計算機為基礎的自動抄表系統取代傳統的人工抄表。但是這樣一來，傳統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。系統結構框圖如圖1所示。

2? 系統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內，很容易受到系統內、外部各種電氣和電磁干擾，其中以供電系統干擾為主。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產生噪聲干擾，進而可能導致單片機數據混亂或死機，規律如下：
????? ·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，且在瞬間脈沖數目很多，可能導致單片機數據混亂或死機。
　　因為集中式智能電表是長期連續地掛網運行，因此要求系統對運行過程中所出現的諸如數據混亂、死機等任何異常現象均能安全恢復，這就需要采取必要且有效的軟、硬件抗干擾措施。否則，系統性能的可靠性與運行的安全性均會降低，導致用戶和電業局產生經濟糾紛。作為一個單片機測試系統，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。
在系統供電部分，電源在向系統提供電能的同時，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控電路。

　　本系統在硬件抗干擾方面采取的重要措施是選用了單片機系統μP監控集成電路—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時將變為低電平。
　　·PFO（5腳）：電源故障輸出端，低電平有效。可作為CPU中斷輸入信號通知單片機，使系統在掉電前，進行一些必要的處理，如保存重要數據等。
　　·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變為低電平。
　　·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中的應用電路如圖3所示。
3．2　軟件抗干擾設計
??? 本系統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。
　　·把重要的狀態寄存單元備份，當系統狀態受干擾破壞后，能及時查詢、備份寄存單元的信息，進行狀態糾正。
　　·電量數據存放之前，對其進行校驗，以保證數據的正確性。
　　·電量數據在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標志，在開機運行后，對其進行監測，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，以及數據表格后，插入空指令，提高系統的穩定性。
　　·為避免程序運行失常，發生諸如程序“跑飛”、數據區和工作寄存器中的數據遭到破壞等情況，利用了MAX690A的計數器定時電路即看門狗電路來監視程序的運行。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。

4　結束語
　　對本集中式智能電表進行了全面有效的系統軟、硬件抗干擾設計，特別是充分利用了MAX690A芯片的強大監控功能，實現了本系統三狀況（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視等功能，從而極大地提高了系統的抗強干擾能力，確保了系統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．單片機應用系統抗干擾技術．北京：北京航空航天大學出版社，2001