单片机抗干扰问题浅析

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杜 川 付会凯

（新乡学院机电工程学院，河南 新乡 453003）

【摘 要】分析了单片机系统的干扰来源，主要从抗干扰和稳定性方面入手，利用硬件与软件相结合的方法，解决了一些单片机系统的抗干扰问题。

【关键词】抗干扰；指令冗余;软件陷阱；定时中断 【中图分类号】TP368 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2010)02-0116-02

引言

随着微电子技术和信息技术的发展，计算机技术已经深

入到了人们生产和生活的各个领域当中。单片机技术作为基

于计算机的原理而出现的一种新兴的技术手段，在当今的信

息社会中扮演着重要的角色。但是，由于单片机的工作环境

往往比较恶劣，尤其是系统周围存在强烈的电磁干扰情况，

这些因素都将严重影响单片机的可靠性和稳定性，甚至有可

能导致系统瘫痪。因此，提高单片机系统的抗干扰能力尤其

具有现实意义。

（一）单片机干扰来源的分析

所谓干扰就是叠加在有用信号上的不需要的信号。干扰

以某种电信号的形式，通过一定的渠道，混入有用信号中进

入单片机系统，造成系统工作不稳。在各种实际环境中，这

些干扰降低了单片机系统的准确性，要加以避免[1]

。

单片机的干扰主要来自于两个方面的影响：

1.外部环境所产生的干扰

单片机控制系统是为工业生产而设计制造的，所以单片

机系统经常工作于工业生产现场。在实际的生产现场，存在

着大量的电磁干扰信号，对单片机控制系统的正常工作造成极大的危害，甚至有可能带来系统复位乃至失控的危险。 2.单片机系统本身产生的干扰 单片机系统的本身由各种线路互相连接组成，线路之间会产生相互影响的磁场，从而引发干扰；单片机电源的供电方式以及各种元件的电气性能，也是产生干扰的重要来源；还有就是对单片机接地方式的处理。由于社会发展迅速，自动化进程加快，在工业环境较复杂的场所，地下密布着各种电气设备的导线，这些导线之间的相互影响也对单片机的稳定性构成了巨大的威胁。

（二）增强单片机抗干扰能力的方案

单片机抗干扰一般是从硬件和软件两方面入手。硬件抗

干扰设计主要是通过抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高

敏感器件的抗干扰性能方面入手。而软件抗干扰措施主要是

通过对程序区、RAM 空间区、表格区进行特殊处理来实现的，在存储空间允许的条件下，可充分利用软件抗干扰措施，提高单片机系统的程序运行的可靠性和数据的安全性[2]

。 1.硬件抗干扰 （1）电源系统的处理 采用大功率电源，防止从电源系统引入干扰。条件允许的情况下可采取交流稳压器保证供电的稳定性，防止电源的过压和欠压。使用隔离变压器滤掉高频噪声，低通滤波器滤掉工频干扰。 （2）接地方案的分析 在电路设计中，要尽量减小接地回路中的电阻，同时要尽量保证一点接地，避免多点接地的情况；单片机是小功率器件，要避免和大功率器件接地距离较近而产生干扰[3]。

（3）输入、输出信号的保护 在数字信号的长距离传输时用双绞线，可以对传输过程

中的干扰起到很好的抑制作用。也可以在输入、输出信号上

加光电隔离器，从而切断主机以及各向通道的相互联系，从

而有效的防止干扰进入主机系统。

2.软件抗干扰

（1）指令冗余法 单片机操作流程完全由程序计数器P C 控制，一旦P C

受到干扰，程序便会脱离正常轨道，使程序“跑飞”，从而出现改变操作数数值以及将操作数误认为操作码等情况。为了使“跑飞”的程序能迅速纳入正轨，程序中应该多用单字节指令，并且在关键地方插入一些空操作指令NOP 或者将有效单字节指令重写，这就叫做指令冗余。 这种方法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空操作指令NOP，这样即使“跑飞”程序飞到操作

数上，由于NOP 的存在，也可以避免后面的指令被当作操作数执行，程序自动纳入正轨。此外，对程序执行方向起重要作用的控制转移类指令，如RET、RETI、LCALL、LJMP、JC 等指令之前插入两条NOP，也可将“跑飞”程序纳入正轨，保证程序的正确执行。 【收稿日期】2009-12-21

【作者简介】杜川（1982－），男，河南新乡人，新乡学院机电工程学院助教，从事信息工程、电气自动化方面的研究；付会凯（1980－），男，河南长葛人，新乡学院机电工程学院讲师，硕士，从事通信、电路与系统教学与研究。

（2）软件陷阱法

指令冗余法能够使“跑飞”程序纳入正轨虽然简单、方便，但是这种方法却受着实际条件的制约。首先是“跑飞”的程序必须落入程序区，其次是必须执行到冗余指令。而当“跑飞”程序落到了非程序区，则指令冗余法失效。这个时候我们就需要用软件陷阱法来弥补这个缺点。软件陷阱法就是用一条引导指令，强行将捕获的程序重新引入它的复位入口地址处，如在程序适当位置加入下列命令：

NOP

NOP

LJMP 0003H

软件陷阱主要安排在：未使用的中断区，未使用的EPROM 空间及非EPROM空间，以及程序运行区和中断服务区。

（3）定时中断法

除了以上两种方法之外，定时中断法也可以有效的防止单片机因受到干扰而引起的“死机”情况。首先需要估算系统主程序执行一次循环所需的时间t，然后把定时器T0或T1的定时时间取得比t稍大，并在主程序中包含对定时器的初始化程序，这样，如果系统主程序运行正常，因为定时时间比t大，所以在定时时间还未到时，主程序已完成一次循环，T0或Tl被重新初始化，使定时时间常数重新置入其中，故不会产生溢出而中断。若应用系统由于干扰失控，主程序不能正常循环运行，T0或T1不能被及时初始化，则经过时间t 后，T0或T1必将产生溢出中断，转入中断服务程序，这表示程序运行出现故障，用户可安排相应的中断服务程序跳转回主程序需要的地址，使主程序重新运行。

将T1设置为工作方式2，晶体振荡频率为12MHz，防止“死机”的程序如下：

SETB ET1 T1开中断 SETB PT1 T1中断设置为高优先级

SETB EA CPU开中断

MOV TL1，#data T1赋初值（根据t）

MOV TH1，#data

MOV TMOD，#20H T1工作方式2

SETB TR1 启动T1计数

ORG 001BH T1中断入口地址

POP A 丢弃PC压入堆栈的错误地址

POP A

MOV A，#data 将需转去的主程序地址（两个字节）送入栈顶

PUSH A

MOV A，#data

PUSH A

RETI 中断返回

（三）结语

本文介绍了常用的几种单片机抗干扰措施，有硬件方法，也有软件方法，各有其自己的优点和缺点。在实际应用中应该根据实际应用环境，采取一种或几种抗干扰方法相互结合，从而达到良好的抗干扰效果，只要对程序进行深入的剖析，选好相应的抗干扰方法，单片机抗干扰的目的是可以达到的。

【参考文献】

[1] 余蓓敏.单片机抗干扰处理技术的探讨[J].安徽电子信息职

业技术学院学报,2008.

[2] 余发山.单片机原理及应用技术[M].中国矿业大学出版

社,2004.

[3] 吴晓苏,张中明.单片机原理与接口技术[M].人民邮电出版

社,2009.

（上接第104页）点，保持高对比度画面的细节。DVW-790型数字摄像机的动态范围达600%。

菜单中DCC Adjustment 中D Range是设定DCC的动态范围，设定范围为为300%至600%，初始值为300%。Point为设定DCC拐点值，设定范围为1～99，初始值为0，Gain为设定DCC拐点的斜率，设定范围为-99～+99，初始值为0。根据剧情的不同要求，通过调整上述数据可获得满意的画面。

（四）如何获得画面高色调和高饱和度 当拍摄山水风光、科普片，形象宣传片，电视片等要求渲染气氛的画面时，为了达到美观效果，需要高色度、高清晰度高饱和度的画面，首先是要调整白平衡的准确性。二是要有好的光线通透的空气。三是调整摄像机的菜单内容则可获得满意的效果。如利用DVW790摄像机内的多维矩阵功能来改变画面色调和饱和度；首先进入菜单E26*LEVEL9把MATRIX 设为NO。MATRIX(MULTI)设为ON。再把MATRIX(AREA IND)设为NO。然后根据拍摄所需调整饱和度SATURATION从-99至+99范围调节。色调SUE调节也是从-99至+99范围调节。调整值可根据不同的情况进行调整以求获得所需画面效果。例如我们在拍摄《红色圣土活力田东》时有几场戏演员是在船上背景是山水风光天气当时阴天色彩和饱和度都不好，达不到画面所需要求，我们充分利用DVW790摄像机的菜单技术功能来调整它的伽马曲线和多维矩阵功能使拍摄出的画面色调鲜艳统一。

（五）DVW-700型数字摄像机还有一个与众不同的功能即：肤色细节校正功能

利用DVW-790型数字摄像机的肤色细节校正功能进行调整，只减小图像中肤色区域的细节电平，而其它区域的细节电平保持不变，调整如下：

1.DVW-790型数字摄像机中菜单E20*LEVEL 3的SKINTONE DETAIL是启动调整肤色细节功能菜单，SUPPRESS LEVEL是皮肤细节调整范围栏，调整范围为-111～87出场设置为0，根据实际情况调整到一个适当数值。

2.如果把此项SKIN TONE DET置于EXEC时，是自动设置皮肤细节调整范围。SATURATION皮肤色饱和度调整范围是从-24～+174按其需要来调整。还有皮肤色调调整HUE范围 在-99～+99区间按剧情需要选一适当值。 数值越大，肤色越柔和。

3.WIDTH为皮肤色调调整宽度；调整值为-20～+178。

我们在拍摄《红色圣土 活力田东》形象片时有几场在芒果园的戏是以一群少数民族青年男女喜摘芒果丰收的场景，基本上是以特写，中景，来拍摄表现喜悦的心情。为了使画面人物肤色柔和细腻，银饰及服装层次丰富艳丽，人物肤色不受环境光线色调的影响，我们按照拍摄画面内容的需要应用DVW-790摄像机的（SKINTONE DETAIL调整肤色细节校正功能菜单）按照剧情需要调整皮肤细节范围和SATURATION皮肤色饱和度范围，以及皮肤色调HUE宽度范围的调整，使拍摄出的画面人物脸部肤色细腻层次丰富，色彩艳丽饱和赏心悦目。充分体现了年轻人的健康活力与朝气。很好地发挥了电视的视觉语言。

总之，DVW-790型标清数字摄像机的强大菜单功能及其数字化信号处理的技术在电视片拍摄中有着越来越重要的作用，深受人们的喜爱。我们广大电视摄像制作技术人员要认真研究学习充分发挥其强大的技术功能。

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