MCS51系列单片机软件抗干扰技术中的误区介绍
单片机中存在这样一种广泛流传的误解：在mcs-51系列单片机中，只要用指令使程序从起始地址开始执行，就可以复位单片机，摆脱干扰。通过一个简单的实验，揭示了软件复位的可靠方法。
有的单片机（如8098）有专门的复位指令，某些增强型mcs-51系统单片机虽然没有复位指令，但片内集成了watchdog电路，故抗干扰也不成问题。而普及型mcs-51系列单片机（如8031和8032）既然无复位指令，又不带硬件watchdos，如果没有外接硬件watchdog电路，就必须采用软件抗干扰技术。常用的软件抗干扰技术有：软件陷阱、指令冗余、软件watchdog等，它们的作用是在系统受干扰时能及时发现，再用软件的方法使系统复位。所谓软件复位就是用一系列指令来模仿复位操作，这就是mcs-51系列单片机所特有的软件复位技术。
现用一简单的实验说明，实验电路如附图所示。接于仿真插座p1.0的发光二极管led0用来表示主程序的工作情况，接于p1。1的发光二极管led1用于表示低级中断子程序的工作情况，接于p1。2的发光二极管led2用来表示高级中断子程序的工作情况，接于p3。2口的按钮用来设立干扰标志，程序检测到干扰标志后故意进入死循环或掉进陷井，模仿受干扰的情况，从而检验各种复位方法的实际效果。寮验初始化程序如下：
org 0000h
stat: ljmp main 复位入口地址
ljmp px0 按钮中断向量（低级中断）
org 000bh
ljmp pt0 t0中断向量（低级中断）
org 001bh
ljmp pt1 t1中断向量（高级中断）
org 0030h
main：
clr ea
mov sp，#7
mov p1，#0ffh
mov p3，#0ffh
mov tmod，#11h
clr 00h 干扰标志初始化
setb et0
setb et1
setb ex0
setb pt1
setb tr0
setb tr1
setb ea
loop: cpl p1.0 主程序发光二极管led闪烁
mov r6,#80h
mov r7,#0
tt1:
djnz r7,tt1
djnz r6,tt1
sjmp loop
px0:
setb 00h 设立干扰标志，模拟发生干扰
pt0: cpl p1.1 低级中断程序发光二极管led1闪烁
reti
pt1: cpl p1.2 高级中断程序发光二极管led2闪烁
reti
end
实验步骤如下：
1． 按上述程序启动执行，三个发光二极管都应闪烁（否则应先排除故障），表示主程序和各中断子程序正常。因模拟干扰标志未加检测，故不受按钮影响。
2． 修改主程序如下，按下按钮后主程序即掉入死循环中。
loop: cpl p1.0
mov r6,#80h
mov r7,#0h
tt1: djnz r7,tt1
djnz r6,tt1
jnb 00h,loop 受干扰否？
stop： ljmp stop 掉入死循环。
这时可以看到，主程序停止工作（led0停止闪烁），而两个中断子程序继续运行（led1和led2继续闪烁）。
3． 将定时器t1妆作软件watchdog，将30h单元用作软件watchdog计数器。主程序中加入一条复位软件watchdog的指令。
loop: cpl p1.0
mov 30h,#0 复位软件watchdog计数器
loop: cpl p1.0
mov r6,#80h
mov r7,#0h
tt1: djnz r7,tt1
djnz r6,tt1
jnb 00h,loop 受干扰否？
stop： ljmp stop 掉入死循环。
t1中断子程序修改如下：
pt1: cpl p1.2 高级中断程序发光二极管闪烁
inc 30h
mov a,30h
add a,#0fdh
jc err 达到3次否？
reti
err: ljmp stat 软件watchdog动作
当按下按钮前，程序正常运行（三个led全闪）。按下按钮后，主程序能迅速恢复工作，但两个中断子程序被封锁，不再工作。过程如下：主程序检测到干扰后进入死循环，不能执行复位30h单元的操作，t1中断使30h不断增值，计数到3时，软件watchdog执行动作，执行一条ljmp指令，使程序从头执行。main过程中清除了干扰标志（表示干扰已经过去），使主程序迅速恢复工作。按理说main过程中也重新设定了各个中断，并开放了它们，为什么中断不能恢复工作呢？这是因为中断激活标志的复位工作被遗忘了，因为它没有明确的位地址可供编程，直接转向0000h地址并不能完成真正的复位。软件复位是使用软件陷井和软件watchdog后必须进行的工作，这时程序出错完全有可能发生中断子程序中，中断激活标志已置位，它将阻止同级中断响应。由于软件watchdog是高级中断，它将阻止所有中断响应。由此可见，清除中断激活标志的得要性，很多文献的作者回为没有认识到这一点进入误区。
4． 在所有指令中，只有reti指令能清除中断激活标志。出错处理程序err主要是完成这一功能，其它的善后工作交由复位后的系统去完成。为此，我们重新设计t1中断子程序如下所示：
pt1: cpl p1.2 高级中断程序发光二极管闪烁
inc 30h 软件watchdog计数器增值
mov a,30h
add a,#0fd
jc err 达到3次否？
reti
err: clr ea 关中断
clr a 准备复位地址（0000h）
push acc
push acc
reti 清除中断激活标志并复位
这段程序先关中断，以便后续处理能顺利进行，然后用reti指令替代ljmp指令，从而既清除了中断激活标志又完成了转向0000h的任务。按这样改好后程序再运行，结果仍不理想：按下按钮后，有时只有主程序和高级中断子程序能迅速恢复正常，而低级中断仍有被关闭的可能。如果按如下方法把干扰转移到低级中断中，则按下按钮后低级中断必然被关闭：
loop: cpl p1.0
mov r6,#80h
mov r7,#0h
tt1: djnz r7,tt1
djnz r6,tt1
sjmp loop
pt0: cpl p1.1
jb 00h,stop
reti
stop： ljmp stop 掉入死循环。
仔细分析后可能得出结论：当软件watchdog是嵌套在低级中断中起作用时，复位后只清除了高级中断激活标志，低级中断标志仍然被置位，从而使低级中断一直被关闭。
5． 修改出错处理如下：
err: clr ea 正确的软件复位入口
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
这时，必须执行两次reti，才能到达0000h，以保证清除全部中断激活标志，达到和硬件复位相同的效果。同样，软件陷井也必须由下列三条指令才能达到目的。
nop
nop
ljmp stat
改成：
nop
nop
ljmp err
结论：当主程序受到干扰被软件陷阱捕获时，中断标志并未置位，执行err过程中，reti指令等效于ret指令，同样可以达到软件复位的目的。实验结果证明：只有ljmp err才能万无一失地实现软件复位，使系统摆脱干扰同，恢复正常。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才能确保系统恢复正常。
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现用一简单的实验说明，实验电路如附图所示。接于仿真插座p1.0的发光二极管led0用来表示主程序的工作情况，接于p1。1的发光二极管led1用于表示低级中断子程序的工作情况，接于p1。2的发光二极管led2用来表示高级中断子程序的工作情况，接于p3。2口的按钮用来设立干扰标志，程序检测到干扰标志后故意进入死循环或掉进陷井，模仿受干扰的情况，从而检验各种复位方法的实际效果。寮验初始化程序如下：
org 0000h
stat: ljmp main 复位入口地址
ljmp px0 按钮中断向量（低级中断）
org 000bh
ljmp pt0 t0中断向量（低级中断）
org 001bh
ljmp pt1 t1中断向量（高级中断）
org 0030h
main：
clr ea
mov sp，#7
mov p1，#0ffh
mov p3，#0ffh
mov tmod，#11h
clr 00h 干扰标志初始化
setb et0
setb et1
setb ex0
setb pt1
setb tr0
setb tr1
setb ea
loop: cpl p1.0 主程序发光二极管led闪烁
mov r6,#80h
mov r7,#0
tt1:
djnz r7,tt1
djnz r6,tt1
sjmp loop
px0:
setb 00h 设立干扰标志，模拟发生干扰
pt0: cpl p1.1 低级中断程序发光二极管led1闪烁
reti
pt1: cpl p1.2 高级中断程序发光二极管led2闪烁
reti
end
实验步骤如下：
1． 按上述程序启动执行，三个发光二极管都应闪烁（否则应先排除故障），表示主程序和各中断子程序正常。因模拟干扰标志未加检测，故不受按钮影响。
2． 修改主程序如下，按下按钮后主程序即掉入死循环中。
loop: cpl p1.0
mov r6,#80h
mov r7,#0h
tt1: djnz r7,tt1
djnz r6,tt1
jnb 00h,loop 受干扰否？
stop： ljmp stop 掉入死循环。
这时可以看到，主程序停止工作（led0停止闪烁），而两个中断子程序继续运行（led1和led2继续闪烁）。
3． 将定时器t1妆作软件watchdog，将30h单元用作软件watchdog计数器。主程序中加入一条复位软件watchdog的指令。
loop: cpl p1.0
mov 30h,#0 复位软件watchdog计数器
loop: cpl p1.0
mov r6,#80h
mov r7,#0h
tt1: djnz r7,tt1
djnz r6,tt1
jnb 00h,loop 受干扰否？
stop： ljmp stop 掉入死循环。
t1中断子程序修改如下：
pt1: cpl p1.2 高级中断程序发光二极管闪烁
inc 30h
mov a,30h
add a,#0fdh
jc err 达到3次否？
reti
err: ljmp stat 软件watchdog动作
当按下按钮前，程序正常运行（三个led全闪）。按下按钮后，主程序能迅速恢复工作，但两个中断子程序被封锁，不再工作。过程如下：主程序检测到干扰后进入死循环，不能执行复位30h单元的操作，t1中断使30h不断增值，计数到3时，软件watchdog执行动作，执行一条ljmp指令，使程序从头执行。main过程中清除了干扰标志（表示干扰已经过去），使主程序迅速恢复工作。按理说main过程中也重新设定了各个中断，并开放了它们，为什么中断不能恢复工作呢？这是因为中断激活标志的复位工作被遗忘了，因为它没有明确的位地址可供编程，直接转向0000h地址并不能完成真正的复位。软件复位是使用软件陷井和软件watchdog后必须进行的工作，这时程序出错完全有可能发生中断子程序中，中断激活标志已置位，它将阻止同级中断响应。由于软件watchdog是高级中断，它将阻止所有中断响应。由此可见，清除中断激活标志的得要性，很多文献的作者回为没有认识到这一点进入误区。
4． 在所有指令中，只有reti指令能清除中断激活标志。出错处理程序err主要是完成这一功能，其它的善后工作交由复位后的系统去完成。为此，我们重新设计t1中断子程序如下所示：
pt1: cpl p1.2 高级中断程序发光二极管闪烁
inc 30h 软件watchdog计数器增值
mov a,30h
add a,#0fd
jc err 达到3次否？
reti
err: clr ea 关中断
clr a 准备复位地址（0000h）
push acc
push acc
reti 清除中断激活标志并复位
这段程序先关中断，以便后续处理能顺利进行，然后用reti指令替代ljmp指令，从而既清除了中断激活标志又完成了转向0000h的任务。按这样改好后程序再运行，结果仍不理想：按下按钮后，有时只有主程序和高级中断子程序能迅速恢复正常，而低级中断仍有被关闭的可能。如果按如下方法把干扰转移到低级中断中，则按下按钮后低级中断必然被关闭：
loop: cpl p1.0
mov r6,#80h
mov r7,#0h
tt1: djnz r7,tt1
djnz r6,tt1
sjmp loop
pt0: cpl p1.1
jb 00h,stop
reti
stop： ljmp stop 掉入死循环。
仔细分析后可能得出结论：当软件watchdog是嵌套在低级中断中起作用时，复位后只清除了高级中断激活标志，低级中断标志仍然被置位，从而使低级中断一直被关闭。
5． 修改出错处理如下：
err: clr ea 正确的软件复位入口
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
这时，必须执行两次reti，才能到达0000h，以保证清除全部中断激活标志，达到和硬件复位相同的效果。同样，软件陷井也必须由下列三条指令才能达到目的。
nop
nop
ljmp stat
改成：
nop
nop
ljmp err
结论：当主程序受到干扰被软件陷阱捕获时，中断标志并未置位，执行err过程中，reti指令等效于ret指令，同样可以达到软件复位的目的。实验结果证明：只有ljmp err才能万无一失地实现软件复位，使系统摆脱干扰同，恢复正常。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才能确保系统恢复正常。
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