单片机系统抗干扰技术措施
如何提高MCU抗干扰能力？
1 前言随着单片机的发展，单片机在家用电器、工业自动化、生产过程控制、智能仪器仪表等领域的应用越来越广泛。
然而处于同一电力系统中的各种电气设备通过电或磁的联系彼此紧密相连，相互影响，由于运行方式的改变，故障，开关操作等引起的电磁振荡会波及很多电气设备。
这对我们单片机系统的可靠性与安全性构成了极大的威胁。
单片机测控系统必须长期稳定、可靠运行，否则将导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，甚至造成巨大损失。
因此单片机的抗干扰问题已经成为不容忽视的问题。
2 干扰对单片机应用系统的影响2.1 测量数据误差加大干扰侵入单片机系统测量单元模拟信号的输入通道，叠加在测量信号上，会使数据采集误差加大。
特别是检测一些微弱信号，干扰信号甚至淹没测量信号。
2.2 控制系统失灵单片机输出的控制信号通常依赖于某些条件的状态输入信号和对这些信号的逻辑处理结果。
若这些输入的状态信号受到干扰，引入虚假状态信息，将导致输出控制误差加大，甚至控制失灵。
2.3 影响单片机RAM存储器和E2PROM等在单片机系统中，程序及表格、数据存在程序存储器EPROM或FLASH中，避免了这些数据受干扰破坏。
但是，对于片内RAM、外扩RAM、E2PROM 中的数据都有可能受到外界干扰而变化。
2.4 程序运行失常外界的干扰有时导致机器频繁复位而影响程序的正常运行。
若外界干扰导致单片机程序计数器PC值的改变，则破坏了程序的正常运行。
由于受干扰后的PC 值是随机的，程序将执行一系列毫无意义的指令，最后进入“死循环”，这将使输出严重混乱或死机。
3 如何提高设备的抗干扰能力3.1 解决来自电源端的干扰单片机系统中的各个单元都需要使用直流电源，而直流电源一般是市电电网的交流电经过变压、整流、滤波、稳压后产生的，因此电源上的各种干扰便会引入系统。
除此之外，由于交流电源共用，各电子设备之间通过电源也会产生相互干扰，因此抑制电源干扰尤其重要。
电源干扰主要有以下几类：电源线中的高频干扰（传导骚扰）：供电电力线相当于一个接收天线，能把雷电、电弧、广播电台等辐射的高频干扰信号通过电源变压器初级耦合到次级，形成对单片机系统的干扰；解决这种干扰，一般通过接口防护；在接口增加滤波器、或者使用隔离电源模块解决。
单片机系统抗干扰技术
关键 词 ：电磁 兼容 ； 片机 系 统 ； 干 扰 单 抗
中 圈 分 类 号 ：Ｔ ３ ２． Ｐ０ ７
ｓ ｓ ｅ ｅ Ｉ ｒ ｄｕ ｅｄ． ｙ ｔ ｍ ａｒ ｎｔｏ ｃ
Ａｂｓｔ ａｃｔ Ｉ ｈｉ ａｐ ａｎ ｉＩ ｔ ｆ ｒ ｏ ｅ ｎ ｑｕ ｆ ｒ ： ｎ ｔ ｓ ｐ ｅｒ ｔ ｔ。ｎ ｅｒｅ ｅｎ ｅ ｔ ｃｈ ｉ ｅｓ ｏ Ｈａ ｄ ｒ ｗａｒ ｎｄ ｅ ａ Ｓｏ ｔ ｒ ｎ Ｓｉ ｇｌ ｉ ｆｗａ ｅ ｉ ｎ ｅ Ｃｈ ｐ Ｋｏｙ ｏｒ ｗ ｄｓ：Ｅｌ ｃｔｏ ａ ｅ ｉ ｅ ｒ ｍ ｇｎ ｔ Ｃｏｍｐａ ｌ ｌ ｙ Ｓｉ ｇｌ ｈｉ ｃ ｍｐｕ ｅｒ ｓ ｓ ｅｍ； ｔ－ｎ ｅｒｅ ｅ ｅ ｃ ｔ ｌ ； ｎ ｅｃ ｐ ｏ ｂｌ ｔ ｔ ｙ ｔ Ａｎ ｉ ｔ ｆ ｎｃ ｉ ｒ
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认 证 与 电 磁 兼 容 卷
Ｃｅ ｒ ｉｉ ｔｆ ｃａｔｏｎ ＆ ＥＭ Ｃ ｉ … ・ ●●●●●
Ｃｈｉ Ｃｏｍ ｐｕｔ ｐ ｅｒ Ｓｙｓ ｅｍ ｔ
（华 学 动１学 ．ｌｅｆｔ ｊ。ｎ ｄ１Ｉ １宰 ￣１科 ０ Ｃｅ Ａｏ ｅｅｎｙｇｇ。 自 ０ 与 ｏｇｏｕ 。ｔｃ日ａ Ｇｎｒ， ５４ 化６ ａｎｆｃ Ｅ ｅｇ Ｉｒ ＳＴｈ ｎ ｈ ｍ３ 。 ｔ ｉ ｏ ｙ ｉ ｅｎ
Ｃｈ ｎ ｈ ｕ ４ ３ ｏ ｅ ｚ ｏ ２ ｏ ｏ
．
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ｉ １
摘
要 ： 文 介 绍 了单 片 机 系统 中硬件 抗 干 扰技 术 和 软 件抗 干 扰 技术 本 文 献标 识 码 ：Ａ 文 ｜ｃ 号 ：１ ０ － １ ７（ ０ ６ ０ — ０ ７ ０ ． 编 ０３ ０ ０ ２ ０ ）４ ０ ６ — ２
范 标 准 等 ， 既 针 对 电 路 、 又 针 对 单 题 ， 因 此 应 该 采 取 屏 蔽 与 匹 配 措 硬 软 件 结 合 法 米 进 行 电 磁 兼 窬 性 设
单片机控制系统的抗干扰技术
３ 软件 抗干扰技术
与硬件抗干扰相 比， 软件抗干扰显得 比较灵活 ， 固定模 式， 没有 并且
在不断地发展 。各种软 件抗干 扰措施能 够大大 地提 高控制 系统 的可靠
Ｍ Ｘ １Ｌ的Ｔ １６ ｗ＝ ． 秒） Ｍ Ｘ １Ｌ的输出端将由低电平变为高电 ， Ａ ８３ 性。特别是软件滤波技术， 它可以使用多个通道共用一个软件滤波器以 后（ Ａ ８３
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第 ６期
Ｎ ６ Ｏ．
宜宾学院学报
Ｊｕ ａ ｏ ｉｉ ｎｖｒｔ ｏ ｒ ｌ ｆ ｂｎＵ ｉ ｓｙ ｎ Ｙ ｅｉ
６７
单 片机 控 制 系统 的 抗 干 扰 技 术
孙 凯
（ 南京铁道职业技术学院 ， 江苏 南京 ２ ０ １ ） １０５
Ｍ Ｘ １Ｌ的输入端不再 出现脉 冲信 号 ， Ａ ８３ 则定 时器在一 个规定 的时间 Ｔ ｗ
２３１ 采用开关电源并提供足够的功率余量， ．． 主机部分使用单独的 失控的程序正好使某些操作数变形成为修改监视器时间的指令或禁止中
２３２ 防止从电源系统引入干扰， ．． 可采取交流稳压器保证供电的稳
向通道抗干扰电路如图２ 所示。
收稿 日期 ：０ ７—０ ２０ ７—２ ４
２２３ 配置去耦电容 ．．
作 者简介 ： 孙凯（ ９７一）女 ， １７ ， 安徽 宿州人 ， 讲师 ， 工程硕士 ， 从事 自动控制研 究。 主要
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６ ８
宜宾 学 院 学 报
时多个地引脚可以减少地阻抗。 ２２２ 电源线布置 ．．
２ １ 前后向通道干扰的隔离措施 ． 为了防止现场干扰进入前后向通道中， 在硬件设计中采用光电隔离
智能仪器仪表中单片机的抗干扰措施卢宇
智能仪器仪表中单片机的抗干扰措施卢宇发布时间：2023-05-16T10:16:41.051Z 来源：《中国科技信息》2023年5期作者：卢宇[导读] 现今智能仪器仪表中，由于元器件数量多、集成度高，各个元器件之间的干扰难以避免，为了更好地保障仪器仪表设备的运行可靠性，必须采取一系列的抗干扰措施。
深圳市科陆电子科技股份有限公司广东深圳 518000摘要：现今智能仪器仪表中，由于元器件数量多、集成度高，各个元器件之间的干扰难以避免，为了更好地保障仪器仪表设备的运行可靠性，必须采取一系列的抗干扰措施。
本文就智能仪器仪表中单片机的抗干扰措施进行了详细的介绍和分析，为智能仪器仪表的开发和生产提供了可参考的依据。
关键词：智能仪器仪表；单片机；抗干扰措施1、智能仪器仪表的干扰来源1.1振动现象振动现象常常是由运输车辆、振动机械设备、机械震动等造成的，并且在智能仪器仪表应用时会对设备精度和稳定性产生不利影响。
在振动环境下，仪器仪表可能遇到以下问题：机械构件或结构出现振动疲劳损伤，导致仪器性能降低或无法正常工作；电子部件因振动引起间隙变小，直接接触，导致短路、断路等；各类测量设备会因振动而被扰动，导致误差甚至失灵。
1.2电磁传导干扰在智能仪器仪表的设计中，由于传输的信号还需要进一步处理和扩展，因此它们通常需要长电缆或者多个电路板之间的连接，而这些长电缆或连接导线就成为了干扰源，会产生各种不同类型的电磁传导干扰。
（1）电源干扰：电源电压的不稳定和噪声会引起智能仪器仪表中信号偏移和误差，影响精度和稳定性。
（2）地线干扰：由于设备线路所连接的地线，会使周围空气进入线路，在线路中产生电荷，从而干扰信号。
（3）邻近线干扰：由于过于接近的传输线之间相互干扰。
（4）共模干扰：由于共模信号线与普通信号线的距离很近，共模电流与普通电流的幅度相等时，会出现较强的干扰。
（5）磁场干扰：强磁场走线带来的干扰，一般位于电源橡皮和各种信号线附近。
单片机软件系统的抗干扰设计
式 中Ｑ为数字滤波系数； Ｘ ｎ 为第１ １ 次采样时的滤波 器输入 ； Ｙ ｎ 为第ｎ 次
采样 时的滤波器输 出； Ｙｎ — Ｉ 为第ｎ ＋ １ 次采样时的滤波器输 出。
滤波系数Ｑ＝Ａ Ｔ ／ Ｔ ｆ ＜ １ ，其中Ａ Ｔ 为采样周期 ： Ｔ 伪 数字滤波器的时间 系数 。 具体 的参数应通过实际运行选取适当数值 ， 使周期性噪声减至最弱或 全部消除。
字节，都能复位 。也可在程序区每隔一段 （ 如几十条指令） 连续安排三条 ＮｏＰ 于 旨 令。因为８ ０ ５ １ 指令字节最长为三字节。当程序失控 时， 只要不跳转 ， 指令连续执行， 就会运行ＮＯＰ ￣＇ 令， 就能使程序恢复正常。 ３ ． ２设置“ 看门狗” 。设置软件陷阱能解决一部分程序失控 问题， 但当程
科 学 论 坛
献 嗨与 蛄
单片机软件 系统的抗干扰设计
马卫滨 － 李艳华ｚ
（ １ ． 鹤煤技师学院； ２ ． 鹤煤新 闻中心 河南 鹤壁 ４ ５ ８ ０ ０ ０ ） 摘 要： 为了保证单片机产 品能够长期稳定、 可靠地工作 ， 在产 品设计 时必须对抗干扰 能力给 予足够 的重视， 尤其在软件方面， 而且很容易造成数据 采集误 差增大 ， 程序－ ‘ ‘ 飞走 ” 失控或陷入死循环等严重的后果。所以提 高单片机软件系统的抗干扰 能力是很有必要 的。 关键 词： 单片机 干扰 软件 滤波
特别是单片机产品。由于产品本 身比较复杂 ， 再加上工作环境比较恶劣 （ 如 温度和湿度高， 有振动和冲击， 空气中灰尘 多， 并含有腐蚀性气体 以及 电磁
场的干扰等） ， 同时还要受到使用条件 （ 包括 电源质量 、 运行条件、 维护条件 等） 的影响， 因而可以毫不夸张地说 ， 当代世界的干扰如同环境污染 一样 ， 正 危机着现代工业的各个方面。抗干扰方面的课题不但有许多实际问题要解 决， 而且有不少理论问题要探讨。 软件的抗干扰设计 是单片机应用系统的一个重要组成部分。干扰对单
浅析单片机抗干扰技术
现 ，这里 不 再列 出 。
四 、软 件 的抗 干 扰 设 计 （ ） 数 据 采 集 误 差 的 软 件 对 策 一
算 术 平 均值 法 。对 一 个 点 的数 据 连 续 采样 多次 ， 然后 计算 其平 均 值 ， 以其 平均 值 作 为该 点 的 结 果 ，这 种 方 法 可减 小 系统 的 随机 干扰 对 采 集结 果 的影 响 。 一般 取 ３ ５ 次平均即可。 比 较 取舍 法 。测 量 的结 果 中可 能 会 出 现 偏 差 较 大 的 数据 ，如 测量 数 据 是 有 一 定 变化 规 律 的 ，就 可 以 根 据 变化 规 律 将 个 别 偏 差 大 的 数据 舍 去 。 函数 法 。用 一 个 特 定的 函数 对 采集 的 数 据 进 行 处 理 ，使 测 量 结果 中的 干 扰 值 的 影响作用减小 。 （ ） 控 制 状 态 失 常 的 处 理 方 法 二 软件 冗余 。对 于 条 件 控 制 系统 ，可 以 把 控 制 条 件的 一 次 采 样 和处 理 控 制 输 出改 为 循 环 采样 和 处 理 控 制输 出 。这 种 方 法 对 惯 性 较 大 的控 制 系 统具 有 良好 的 抗 偶然 因 素干扰作 用。 设 置 输 出 状 态寄 存 单 元 。 根 据 单 片机 系统 对 数 据处 理 后 的 输 出 结 果 ，设 置相 应 的 输 出 状 态寄 存 单 元 ，如 果 干 扰 侵 入输 出 通 道 将输 出状 态 破 坏 时 ，系 统 在 定 时查 询 寄 存 单 元 的输 出状 态 信 息 时 ，就 会 发现 错 误 ， 而 及 时纠 正输 出状 态 。 从 设 置 自检 程序 。在 计 算 机 内 的特 定 位 置 或 某些 内存 单 元 中设 置状 态 标 志 ，在 开 机 后 或有 自检 中断 请 求 时 ，系 统 将 首先 运 行 自检测 试 程 序 ，对 整 个 系 统 或 关键 环 节 进 行 模拟 测 试 ，并 将 测 试 结 果 通过 某种 方 式 显示 出来 ，这 样 就 可 以 保 证 系统 中信 息 存 储 、传 输 、 运 算 的 高 可 靠性 。 （ ） 程 序 运 行 失 常 的 软 件 对 策 三 使 用 程 序 监 视 跟 踪 定 时 器 程序监 视跟踪 定时器即 Ｗ ａｔ ｈｄＯ ｃ ｇ在 单 片机 抗 干 扰 设 计 中 使 用非 常 广 泛 ，各大 器 件生 产 商 提 供 了 不 同 的功 能 的 芯 片 ，如
单片机应用系统的抗干扰技术设计
第五章单片机应用系统的抗干扰技术设计§5．1 干扰源我们要进行抗干扰措施，首先就得仔细研究干扰产生的原因、途径，掌握或了解其规律后，才能有针对性地提出各种抗干 / 扰的理论和措施。
5.1.1干扰与噪声的区别(1) 噪声是绝对的，它的产生或存在不受接收者的影响，是独立的，与有用信号无关。
干扰是相对有用信号而言的，只有噪声达到一定数值、它和有用信号一起进入应用系统并影响其正常工作时才形成干扰。
(2) 干扰在满足一定条件时，可以消除；噪声在一般情况下，难以消除，只能减弱。
5.1.2分类根据产生干扰的物理原因，干扰可以分为如下几种类型：机械干扰、热干扰、光干扰、湿度干扰、化学干扰、电和磁的干扰、射线辐射干扰。
其中，电和磁的干扰是最为普遍和严重的干扰，下面对电磁干扰作重点论述。
电磁干扰的分类：(1) 从噪声产生的来源分类可以分为：○1固有噪声源固有噪声是指器件内部物理性的无规则波动所形成的噪声。
○2人为噪声源人为噪声源主要是各种电气设备所产生的噪声，主要有以下几种：1. 工频噪声，大功率输电线是典型的工频噪声源。
低电平的信号线只要有一段长度与输电线平行，就会受到明显的干扰；即使一般室内的交流电源线，对输入阻抗低和灵敏度高的传感器来说也会是很大的干扰源。
在传感器的内部，由于工频感应也会产生交流噪声，它所形成的干扰也不可忽视。
2. 射频噪声，高频感应加热、高频焊接等工业电子设备以及广播、电视、雷达及通信设备等通过辐射或通过电源线会给附近的传感器系统带来干扰。
3. 电子开关，由于电子通断的速度极快，使电路中的电压和电流发生急剧的变化，形成冲击脉冲，从而成为噪声干扰源。
○3自然噪声源和放电噪声自然噪声主要指天电形成的放电现象。
放电现象的起因不仅是天电，还有各种电气设备所造成的，主要有：电晕放电、火花放电、放电管放电等。
(2) 从干扰的出现区域来分可分为内部干扰和外部干扰。
(3) 从干扰对电路作用的形成分类○1差模干扰也称为串联干扰，差模干扰进入电路后，使传感器系统 / 的一个信号输入端子相对于另一个信号输入端子的电位发生变化，即干扰信号与有用信号按电势源串联起来作用于输入端。
单片机系统实用抗干扰设计
一
１ 单片机系统硬件抗干扰设计
硬件抗干扰是单 片机系统抗 干扰设计 的重要 途 径， 其涉及面非常广泛 ， 在设计过程中应遵循 的基本原 则是抑制干扰源 、 隔断干扰传播路径 、 提高敏感器件的 抗干扰性能。主要从以下几个方面进行设计。 １１ 开关电源设计 ．
本身的侵害 ； 在开关电源次级加低通滤波器可 吸收变 压 器产 生 的浪涌 电压 。 Ｃ 采用变压器双隔离（ 次级屏蔽） ） 初、 措施减少分 布电容， 提高 系统抗共模干扰能力 。 ｄ 在抗干扰性 能较高的场合 ， ） 可采用双重屏蔽 ， 先在电源开关内部将高频变压器 、 扼流圈等进行屏蔽 ， 再对整个开关电源屏蔽。 ｅ 在条 件允 许 的情 况 下 ， 采用 分散 独 立 功 能 块 ） 可 供电和干扰抑制器 ， 以有利于切断来 自电源的干扰。 １ ２ 布线设计 ． 布线是单片机系统电磁兼 容技术 的关键 ， 也是单
序 便脱 离正 常轨 道 “ 飞 ” 导致 Ｃ Ｕ把 一些 操作 数 当 乱 ， Ｐ
干扰。电磁屏蔽可分为两种类型 ： 一类是静电屏蔽 ， 主
ａ 减少环路面积 ， ） 要求开关电源在一次整流回路 中二极管与变压器彼此靠近 ， 在二次整流回路中， 二极 管、 变压器和输出电容彼此靠近。 ｂ 在电源输入端连接低通滤波器 ， ） 滤波高次谐 波 以改善电源波形 ， 这样既可 以抑制开关 电源产生并 向
收 稿 日期 ： ０５ １－９ 修 回 日期 ： ０ ６０ ・９ ２ ０ —１ ； ０ ２ ０ －２１ 。
电源 的污 染是 单 片机 系统 中危 害最严 重 的干扰 来
个 电子系统 ， 其抗干扰技术 的应用实践取决于单片
单片机系统抗干扰措施
电气上隔离开来 ， 使得很大一部分干扰被阻挡隔离 。
４ 接 地 处 理 ）
４ 接地 干扰 ，因单片机是小功率器件 ，要控制大功率器 ） 件， 小功率 和大功率之 间的相互干扰。
单 片机系统 中通 常既有数 字信 号 ， 又有模拟信号 ； 既有大
功率信号 ， 又有小功率信号 ； 既有直流信号 ， 又有交流信号 （ 尤
面 ， 绍 了单 片机 的 多种抗 干扰 方 法 。硬 件 抗 干 扰 主要 解 决单 片机 受 外 界 因素 的影 响 ， 介 而软 件 抗 干扰 主 要 保 证程 序 的
正确 执 行 和数 据的 安 全 性
关 键 词 ：单 片机
１ 概 述 ．
硬 件 抗 干扰
软 件 抗 干扰
数 据 的 安 全性
下面从硬件和软件两方面提出相应 的抗干扰解决措施 ， 而重点
介绍软件方面的抗干扰措施 。
２ ．硬件 措 施
单 片 机 系 统通 常 都 受 到外 界 干扰 因素 的影 响 ， 主要 有 以下 几种干扰。
１ 供电系统 干扰 。 ） ２ 空间电磁干扰 ， ） 电磁信号通过空间辐射进入系统 。
水 利 渔 业 ，０ ５ ５２ ：３ ２ ０ ， （１ ｌ ． ２
要漂洗干净 ， 否则残留的Ｎ Ｏ会影响外观。用头一次固 ａＣ 定用过 的水（ 节约一次用水 ）在摇床上轻摇 １ｍｉｌ可。 ， ０ ｎ ｌ 如果染 ￣ Ｊ
色 不深 ， 可 漂 洗 太 长 时 间 ， 样 颜 色 就 会 更淡 了 。 就不 那
３ 过程 通 道 干 扰 ， ） 干扰 通 过 与 系 统 相 连 的 前 向 通 道 、 向 后 通 道 及 与 其 它 系统 的相 互 通 道进 入 。
单片机系统的抗干扰设计
单片机系统的抗干扰设计随着单片机系统越来越广泛地应用于消费电子、低压电器、医疗设备、以及智能化仪器与仪表等领域，单片机在简化电路设计和提高产品性能的同时，单片机系统本身的电磁干扰问题也成为影响这类设备可靠性的主要因素。
单片机系统是一个含有多种电子元器件和电子部品（乃至子设备和子系统）的复杂电子系统，外来的电磁辐射和传导干扰，以及内部元器件之间、部件之间、以及子系统之间、各传送通道之间的相互干扰对单片机及其数据信息所产生的干扰与破坏，严重地影响了单片机系统的工作稳定性、可靠性和安全性。
因此分析和消除单片机系统的不稳定因数，提高它的电磁兼容性已愈来愈成为人们所关注的课题，而这问题的本身则具有很高的实用价值。
1 单片机系统的可靠性分析一个单片机系统的可靠性是自身软件、硬件与其所处工作环境共同作用的结果，所以系统的可靠性也应从这两方面来进行分析与设计。
对系统本身而言，要在保证系统各项功能实现的同时，对其运行过程中出现的各种干扰信号，以及来自于系统外部的干扰信号进行有效的抑制，这是决定系统可靠性的关键。
而对一个有缺陷的系统来说，设计人员往往只是从逻辑上去保证系统功能的实现，而对系统运行过程中可能出现的问题考虑欠周，采取的措施不足，在干扰面前系统就可能陷入困境。
任何系统的可靠性都是相对的，在一种环境下能够可靠工作的系统，到了另外一种环境就可能就不稳定了，这充分说明环境对系统可靠运行的重要性。
所以在针对系统运行环境去设计系统的同时，应当尽量采取措施来改善系统的运行环境，综合性地解决系统运行的可靠性。
2 单片机系统的电磁干扰问题2.1 单片机系统里电磁干扰的由来单片机的干扰是以脉冲形式进入单片机系统的，其主要渠道有三条，即空间、供电系统及信号通道。
空间干扰多发生在高电压、大电流、高频电磁场附近，通过静电感应、电磁感应等方式侵入系统内部。
供电系统的干扰通过同一电网里用电设备工作时产生的噪声干扰和瞬变干扰来影响单片机系统的工作。
单片机系统的抗干扰技术
双向晶闸管的结构符号见图8-6（b）。三个电极分别是 T1、T2、G。其特点是，当G极和T2极相对于T1的电压均为 正时，T2是阳极，T1是阴极。反之，当G极和T2极相对于T1 的电压均为负时，T1变成阳极，T2为阴极。 （4）光电隔离固态继电器(SSR)
图8—7 SSR的内部结构框图
图8—8 SSR基本单元电路
（2）浪涌、下陷、半周降出：当1s>Δt> 10ms时产生 的干扰，可使用快速响应的交流电源调压器克服。
（3）尖峰电压：当Δt为μs量级时产生的干扰， 解决办法是使用具有噪声抑制能力的交流电源
调节器、参数稳压器或超隔离变压器。
（4）射频干扰：当Δt为ns量级时产生的干扰，可加2~3节低 通滤波器消除干扰。
（a）二极管—稳压管抑制电路 （b）电阻—二极管抑制电路（c） R-C阻容抑制电路 （d）（e）开关触头两端的反电势抑制电路 图8—12 反电势抑制电路
☆8.3 印制电路板及电路的抗干扰设计
在单片机系统中，印制电路板的设计好坏对抗干扰能 力影响很大。印制电路板是用来支撑电路元件，并提供电 路元件和器件之间电气连接的重要组件。为了减少干扰， 在印制电路板设计过程中必须遵循以下三大原则：
图8—13 去耦电容的安装位置图
3．选择时钟频率低的单片机及外部时钟部件。 4．元件的选择尽量采用低速器件。 5．对进入电路板的信号源及从高噪声区来的信号要加滤 波，继电器线圈处要加续流二极管。 6．尽量不使用IC插座，而把IC直接焊在印制板上，这样 可减少IC插座间较大的分布电容。 7．电源插接件与信号插接件要尽量远离，主要信号的插 接件外面最好带有屏蔽。
输入、输出通道是必不可少的。这些通道不可避免地会 使各种干扰直接进入单片机系统。同时，在这些输入输 出通道中的控制线及信号线彼此之间会通过电磁感应而 产生干扰，从而使单片机应用系统的程序错误，甚至会 使整个系统无法正常运行。
单片机系统抗干扰措施
、
外时钟是高频的噪声源 ， 除能引起对本应用系统的 干扰之外， 还可能产生对外界 的干扰 ， 电磁兼容检测 使
源、 地安排在两个相邻的引脚上 ， 这样一方面降低了穿
Ｅ ｒＥ ｒａ ＦｓＴａｓ ｎ） Ｆ （ ｔｃｌ ａ ｒ ｉ ｔ ｉ ｔ ｎ ｅ 技术进一 步提高 了单片机 的抗干扰能力 。当振荡电路的正 弦波信号受 到外界干
过整个硅片的电流 ， 方面使外部 去耦电容在 Ｐ Ｂ设 一 Ｃ
在不断发展之 中。 以上提 到的是 当前广泛使用 的单片机应该具有的 内部抗干扰措施 。在选用 单片机时 ， 要检查一下这些 性能是否都有 ， 以求设计 出可靠性高的系统。
疑增加 了噪声源 ， 跳变沿 的软化技术 可消除这方面 而 的影响 ， 办法是将一个 大功率管做成若 干个小管子 的
单片机本身的抗干扰措施和外部 的抗干扰措施两方面 介绍。
单片机本身的抗干扰措施 １降低外时钟频率 ．
一
并联 ， 再为每个管子输 出端串上不 同等效 阻值 的电阻 ， 以降低 ｄ ｄ。 ｉｔ ／ ３时钟监测电路与低电压复位 ．
下 一些 问题 ：
有益 。特别是对有 防雷击 要求的系统 。 良好的接地至 关重要 。上面提到的一 系列抗干扰元件 ， 意在将雷击 、 浪涌式干扰 以及快 脉冲群干扰去除 ， 而去除 的方法都 是将干扰引入大地 ， 如果 系统不接地 ， 或虽有地线 但接
印制电路板 要合 理区分 ， 单片机 系统通 常可 分三 区， 即模拟电路区（ 怕干扰 ）数字电路区（ ， 既怕干扰 、 又 产生干扰 ）功率驱动区 （ ， 干扰源 ） 印刷板按单点接 电 ； 源、 单点接地原则送 电。三个区域的电源线、 地线 由该
单片机抗干扰措施
单片机抗干扰措施概述在单片机应用中，抗干扰是一个非常重要的问题。
由于电磁干扰的存在，单片机可能会受到干扰信号的影响，导致系统的性能下降甚至功能失效。
因此，为了确保单片机系统的稳定运行，需要采取一些抗干扰措施。
本文将介绍单片机常见的抗干扰措施，包括软件抗干扰措施和硬件抗干扰措施。
软件抗干扰措施1. 外部中断和定时中断技术外部中断是单片机接收外部信号的一种方式，通过设置中断触发条件，当接收到特定信号时触发中断处理程序。
通过使用外部中断技术，可以及时响应干扰信号的触发，进行干扰处理。
定时中断也是一种常见的抗干扰措施。
通过设置定时器，定时生成中断信号，进行对干扰信号的定时处理。
2. 硬件监控和重启单片机系统中，可以通过硬件监控电压、温度、电流等参数，并根据监控结果采取相应措施。
例如，如果电压过高或过低，可以通过监控电源电压的方式，自动重启系统，以恢复正常运行。
3. 硬件看门狗硬件看门狗是一种常见的抗干扰措施。
通过设置看门狗定时器，在预设时间内必须向看门狗喂狗，否则看门狗将复位单片机。
看门狗能够有效监控单片机运行，并在系统崩溃或运行异常时进行自动重启。
硬件抗干扰措施1. 接口屏蔽和过滤对于单片机与外部设备接口，可以通过屏蔽和过滤的方式降低干扰信号的影响。
接口屏蔽是通过在接口线上添加屏蔽层，减少干扰信号对于单片机的干扰。
常见的屏蔽层材料包括金属层、导电胶和导电纤维等。
接口过滤是通过添加滤波器或滤波电路，降低接口信号中的干扰成分。
常见的滤波器包括低通滤波器和带阻滤波器等。
2. 地线设计在单片机系统中，地线设计也是一个重要的抗干扰措施。
合理地划分地线，避免地线回路产生环形，可以有效减少共模干扰。
3. 电源干扰削弱技术电源干扰是单片机系统中常见的干扰源之一。
为了降低电源干扰，可以采取以下措施：•过滤电源线，加装滤波电容和滤波电阻，降低电源中的高频干扰成分。
•使用稳压器或电源滤波器，确保电源稳定，并降低电源线上的干扰噪声。
单片机抗干扰技术开关量输入输出通道隔离
周围空间中的电磁场对信号线 的电磁感应干扰。
接地系统干扰
由于接地不良或地线配置不当 导致的地线噪声干扰。
信号传输线干扰
信号传输线上的外部干扰信号 通过电感和电容耦合引入。
开关量输入通道隔离技术
01
光耦隔离
利用光耦器件将输入和输出电路隔 离，以减小干扰信号的影响。
变压器隔离
利用变压器原理实现输入和输出电 路的隔离，降低共模干扰。
单片机在工作过程中，其电路板 和元件会受到周围空间电磁辐射 的影响，导致信号失真和噪声干 扰。
接地系统干扰
接地系统不良或不合理，会导致 信号接地电位不均，产生电位差， 从而引入干扰信号。
开关量输出通道隔离技术
光耦隔离
光耦隔离是利用光耦合器的工作原理，将单片机开关量输出信号通过光耦隔离器进行隔离，以减小外界干扰对输出信 号的影响。
03
02
继电器隔离
通过继电器触点实现输入信号的电 气隔离，提高抗干扰能力。
运算放大器隔离
通过运算放大器将输入信号进行放 大和隔离，提高信号质量。
04
开关量输入通道隔离的实现方法
选择合适的隔离器件
根据应用需求选择适合的光耦、继电器、变 压器或运算放大器等器件。
正确连接隔离器件
按照隔离器件的连接方式，正确接入输入和 输出电路。
单片机抗干扰技术开关量输入输出 通道隔离
contents
目录
• 单片机抗干扰技术概述 • 单片机开关量输入通道隔离 • 单片机开关量输出通道隔离 • 单片机抗干扰技术的实际应用
01 单片机抗干扰技术概述
干扰的定义与影响
定义
干扰是指对系统正常信号的扰动 或破坏，导致信号失真、畸变或 阻塞。
单片机系统中的抗干扰分析及措施
单片机系统中的抗干扰分析及措施单片机系统中的抗干扰分析及措施引言：随着科技的发展，单片机系统在各个领域得到广泛应用，例如汽车电子、家电控制、工业自动化等。
然而，由于外界环境的复杂性，单片机系统常常会受到各种干扰，例如电磁干扰、温度变化、电源噪声等。
这些干扰会严重影响单片机系统的稳定性和可靠性。
因此，对单片机系统中的抗干扰问题进行深入分析，并采取相应的措施来解决这些问题，具有重要的意义。
一、抗电磁干扰分析及措施1.分析电磁干扰是单片机系统中最常见的干扰之一。
在实际应用中，电磁场通常由电源线、开关电源、电机等设备产生，会通过空气传播和电磁波辐射的方式对单片机系统产生干扰。
电磁干扰会导致单片机系统执行指令错误、数据异常等问题。
2.措施a. 优化电路布局：合理布局电路，减少导线的长度和面积，提高电路的抗干扰能力。
b. 打开电源滤波器：在单片机系统的电源输入端接入合适的电源滤波器，以消除电源中的高频噪声。
c. 加装电磁屏蔽：对于特别敏感的单片机系统，可以在其周围部署电磁屏蔽罩，以减少或消除外界电磁场对系统的干扰。
二、抗温度变化分析及措施1.分析温度变化是单片机系统中常见的环境因素之一。
随着环境温度的变化，单片机系统的元器件参数、晶体管的工作温度会发生变化，进而影响系统的性能和稳定性。
2.措施a. 选择温度稳定性较好的元器件：在设计单片机系统时，可以选择具有较好温度稳定性的元器件，以减少温度变化对系统的影响。
b. 控制系统温升：合理的散热设计可以有效控制单片机系统的温度变化，减少温度对系统的影响。
c. 采用温度补偿技术：通过在系统中添加温度感知器，实时监测温度变化，并根据变化情况对系统进行相应的补偿，以提高系统的稳定性。
三、抗电源噪声分析及措施1.分析电源噪声是单片机系统中常见的噪声源。
电源噪声来自于电源线的交变电压以及其他电器设备的电源，会对单片机系统产生不稳定的供电环境，进而影响系统的性能和稳定性。
2.措施a. 加装电源滤波器：在电源输入端接入适当的滤波器，以消除电源中的高频噪声，保证供电的稳定性。
单片机抗干扰措施
单片机抗干扰措施单片机在实际应用中，由于周围环境的电磁干扰和电源干扰等原因，很容易受到各种干扰信号的影响，从而导致系统不稳定、运行异常甚至崩溃。
为了保证单片机正常工作和提高系统稳定性，需要采取一系列的抗干扰措施。
本文将从硬件和软件两方面，重点讨论单片机的抗干扰措施。
1.电源滤波器：在单片机外围电路中添加电源滤波器，用于滤除电源中的高频和低频噪声。
常见的电源滤波器有电容滤波器和电感滤波器等。
其中，电容滤波器可以滤除高频噪声，而电感滤波器可以滤除低频噪声。
2.地线设计：合理布局地线，减小地线回路的面积。
在单片机电路中，地线是一个重要的参考信号，合理设计地线可以减小电磁干扰。
同时，还可以采用单点接地的方式，将各个模块的地线连接在一起，减少地线回路的面积。
3.信号线布线：将信号线与电源线和高功率线分开布线，避免相互干扰。
信号线间的距离尽量保持一定的间隔，可以有效减小电磁干扰。
4.屏蔽：对于特别敏感的模拟信号线，可以采用屏蔽措施，如采用屏蔽线、屏蔽罩等。
屏蔽可以防止外界电磁干扰对信号线的影响。
5.滤波电容：在单片机电路中，可以在需要进行滤波的信号线两端串联一个滤波电容，用于滤除高频噪声。
常见的滤波电容有电容器和电容二极管等。
6.增加抗干扰电路：可以在单片机电路中添加抗干扰电路，如抗干扰电容、抗干扰电感等。
这些电路可以有效地抑制外界干扰信号。
7.使用稳压器：在单片机电路中，可以使用稳压器来提供稳定的电压，防止电源干扰引起的系统不稳定。
1.软件滤波：在单片机程序中，可以通过软件滤波的方式来滤除干扰信号。
例如，在读取模拟传感器信号时，可以进行多次采样并求平均值，以减小采样误差和滤除干扰。
2.软件延时：在一些对实时性要求不高的任务中，可以通过软件增加适当的延时，以减小干扰对系统的影响。
例如，在控制器输入信号采样之前，可以先进行一段延时。
3.软件重发：对于容易受到干扰的信号，可以通过软件重发的方式来提高信号的可靠性。
单片机应用中的抗干扰技术与方法
试析单片机应用中的抗干扰技术与方法摘要：单片机抗干扰技术是单片机应用系统中需要首先进行考虑的技术问题，它对于单片机应用的稳定性和可靠性有着很大的影响和作用。
本文主要结合干扰作用对于单片机系统的不利影响情况，对于单片机应用系统中比较常见的集中抗干扰技术与方法进行分析论述，以提高单片机应用中的抗干扰技术水平，保证单片机运行应用的稳定性与可靠性。
关键词：单片机系统软件工业领域抗干扰技术方法分析中图分类号：tp368.1 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2013）01-0025-02单片机应用系统在工业领域环境中的应用比较广泛和普遍。
通常情况下，单片机应用系统在进行仿真调试以及实验室内部的联机运行应用中，运行稳定性与可靠性都比较高，但是在进行工业环境领域的实际运行应用时，由于工业环境领域内部本身的干扰因素比较多并且复杂，容易造成单片机应用系统运行中出现一些这样或者是那样的不可控制问题，对于单片机系统设备的可靠、稳定运行有着很大的不利影响。
本文主要在对于单片机应用系统的干扰影响分析下，针对比较常见的几种单片机应用系统抗干扰技术和方法进行分析论述，以提高单片机系统中的抗干扰技术水平。
1 干扰作用对于单片机系统的影响分析随着社会经济与工业生产不断发展，单片机系统不仅在工业生产领域应用越来越广泛，而且在智能化仪表以及监控系统领域中的应用数量也越来越多，因此，对于单片机系统运行可靠性与稳定性的要求也就越来越高。
通常情况下，在单片机系统运行过程中，对于单片机系统运行可靠性与稳定性产生影响的因素有很多，而单片机系统的抗干扰能力是影响系统可靠性和稳定性的最重要因素。
根据干扰作用对于单片机系统运行稳定性与可靠性的影响情况来看，形成干扰影响的单片机系统运行可靠性干扰作用，主要有单片机系统运行环境中的放电干扰以及高频振荡干扰、电磁干扰、浪涌干扰等，这些干扰作用主要来自单片机系统工作运行的环境，不仅容易造成单片机系统程序的运行出现混乱，而且还会导致单片机系统中的硬件控制失灵以及数据采集出现较大误差，对于带有音频以及视频信号的应用系统中，干扰作用还会造成单片机应用系统出现声音失真或者是图像串色、串扰等问题，对于单片机系统的正常可靠运行有着很大的危害作用。
单片机系统抗干扰研究
科
科技论 坛 Ｉ Ｊ Ｉ
单片机 系统抗 干扰研 究
沈 碉
（ 绍兴 县职 业教 育 中心 ， 江 绍 兴 ３２ ０ ） 浙 １０ ０
摘 要： 单片机在很 多领域得到非常广泛的应用， 但是 对其 可靠性也提 出了较高的要 求， 在单 片机 系统受到干扰 时， 就会导致程序 失控 ， 本文
从 几个方面对单片机 系统的干扰进行探 讨， 分别从硬件和软件提 出抗干扰的措施 。 关键词 ： 单片机； 干扰； 硬件； 软件
的可靠性要求越来越高。一个在实验室调试正 的强 度 就 会 明显 减 小 ，相应 的 电磁 辐 射 的 干 扰 ３． ． ２软件陷阱的设计 ２ 常的智能仪器系统 。一旦 到了实际的工作环境 也会明显的减小 。防止电磁辐射干扰的最有效 软件陷阱就是用一条引导指令 ，该指令强 中， 往往出现频繁死 机、 系统运行混乱 的现象 ， 方法之一就是使小信号和数字信号离干扰源尽 行将捕获的程序引向错误处理程序或复位地址 其原 因主要在于各 可能的远 ， 并且要将控制器屏蔽起来 ， 即我们要 ０ ０ Ｈ ０ ０ 。就是当单 片机在执 行程序过程中受 到 种各样的干扰 ，因此对 于单片机系统的可靠性 将控制器装入一个屏蔽的金属盒子中。然后再 干扰使 Ｃ Ｕ离开原有 的“ Ｐ 轨道 ” 飞进入非程 乱 冗余指令就失去了作用 。 时可通过软件 此 设计 、 抗干扰技术的研究显得尤为重要 。 将金属盒的外壳与大地相连接 ，这样 电磁辐射 序 区， ２ 片机系统的干扰来源及其后果 单 不会再影 响到控制器件的正常工作 了。 陷阱迫使程序强制跳转到错误处理程序，使程 单片机应用环境 中， 干扰是以脉冲的形式 ３１ ．３电路板的抗干扰设计 ． 序重新纳入正轨 ， 提高单 片机的可靠性 。 进入单片机 系统 ， 主要有三条渠道 ，有电源干 在 电路板设计时，为降低系统各连线之间 但是在单片机系统中不能随意设置软件陷 扰、 过程通道干扰和电磁波干扰等 ， 中最广泛 的分布参数 ，单片机采用的电路板最好选用 ４ 阱 ， 其 否则会打断程序的正常流程 ， 造成程序执行 也是最严重的干扰是电源干扰。 层 以上 ， 采用分层处理 的布线设计 ， 中间两层为 紊乱 ，一般放 置在 空白的 Ｅ Ｒ Ｍ区域和一些 ＰＯ 单 片机是高速运行 的数字运 算和处理器 电源及地 ； 注意将强 、 电路分开 ， 弱 不要把 它们 跳转指令等断点（ 如在 Ｒ Ｔ指令之后） Ｅ 。 件， 如果在运行过程中电源不稳或受到前向通 设计在一块电路板上 ，特别是系统 中采样信号 ３２３看门狗技术 ．－ 道 、后向通道以及与单片机系统相连的其 它器 取 自 ２ ０ 交流电，更应注意防止交流干扰及 ２Ｖ 在系统运行时启动看门狗计数器 ，看门狗 件和设备的干扰 ， 易使 Ｃ Ｕ的程序处 理产生 高压放电 ；电源线的走向尽量与数据传递方 向 就开始 自动计数，到 了规定 时间如果没有够计 极 Ｐ 错乱 。另外 ， 单片机工作频率较高 ， 围产生 致 。将正 负载流的导线分别布在电路板 的两 数器重新置初 值，看门狗计数器就会溢出从而 向周 的电磁辐射也会影响 自 身工作 ； 同时 ， 的电 面 ， 外部 并设法使两个载流导体平行 ； 将模拟地与信 引起看门狗 中断 ， 使系统复位 。 磁信号 ， 特别是感性负载通断时产生 的电磁干 号地分离， 接地线应尽量加粗 ， 在印制 电路板 的 ３ ． 机 自检 ．４开 ２ 扰， 都会影响单片机控制系统的工作 。 各个 关 键 部 位 配置 去 耦 电容 器 ，如 Ｃ Ｕ 、 Ｐ 开 机 自检 程 序 通 常 包 括 对 Ｒ ＡＭ、 Ｏ 和 ＲＭ 单 片机受到干扰 ， 其后果主要 表现在两个 Ｒ ＡＭ、 Ｏ Ｒ Ｍ等 主芯 片 ，以及 ＶＣ Ｃ和 Ｇ Ｄ之问 Ｉ Ｎ ／ Ｏ口状 态的检 测 。在 编制程序 时将 Ｒ Ｍ 或 Ａ 方面 ： 一是数据采集误差变大。 干扰侵入单片机 接电解 电容及瓷片电容 ，去掉 高、低频干扰信 Ｒ Ｍ 中的内容分区存放 ， Ｏ 在程序运行初始或 中 系统的前 向通道叠加在信号上，数据采集误差 号 。 间过程经常对这些数据进行 比较检查 ，若发现 增 大，特别是前 向通道的传感器接 Ｉ为小电压 ： １ ３１ ．． ４接地设计 数据 出错 ， 则重写这些数据。 信号输入时 ， 误差会更加明显 ； 二是程序运行失 单 片机 系统 中接地是 一个非 常重 要的 问 ３ ．延 时抖动技术 ．５ ２ 常。 主要表现有 ： 控制状态失灵 、 死机、 系统被控 题 ， 有利于系统稳定工作 。 在单片机系统中主要 单片机系统可能会遇到强干扰 ，如浪涌电 对象误操作 、 被控对象状态不稳定、 定时不准和 有模 拟地和数字地两种地线。 由于模拟地 与电 压 、 电源过压 、 欠压以及尖峰干扰等 ， 在软件设 数据发生变化等。 网直接相连 ， 火地 ”故会串人电网中的各种 计中可 以采取措施加 以避 开 ，当干扰到来时 。 为“ ， ３ 单片机系统抗干扰分析 干扰 ，而数字地富含各种高次谐波并具有较强 使 Ｃ Ｕ暂停工作 ，待干扰 过后 再恢复 Ｃ Ｕ工 Ｐ Ｐ ３１ ．单片机硬件抗干扰 辐射作用。常见的接地方法由 ： 首先 ， 一点接地 作 。 硬件抗干扰设计主要 针对开关 电源干扰、 和多点接地。 在接地设计时 ， 当系统工作频率小 结束语 电磁辐射干扰、 信号传输通道干扰这三个方面， 于 Ｉ ＭＨｚ ， 蔽 线 应 采 用 一 点 接 地 ； 系 统 工 时 屏 当 抗干扰技术是单片机系统设计过程 中的重 我们可 以从以下几个方面来进行单片机的防干 作频率在 Ｉ ｚ １ ＭＨ 时 ， ＭＨ ～ ０ ｚ 屏蔽线应采用 多点 要 环节 ， 合理的使用软件 、 硬件抗干扰技术 ， 可 扰设 计 ： 接地 ； 其次 ， 机箱 的外壳与屏蔽层直接接地 ， 使 系统最大限度地避免干扰的产生 ，使系统恢 将 ３１ ．． １开关电源设计 以起到防漏电的效果 ； 最后 ， 数字地和模 拟地应 复正常 ， 保证 系统长期稳定可靠 的工作。 在以往 解决开关 电源干扰 的有 效方法是 减少干 该分开接地 ， 最后在一点接于电源端地线 。 的单片机系统抗干扰设计中 。本文介绍的几种 扰源的噪声能量 ， 的措施如下 ： 相应 ３２单 片 机 软 件抗 干 扰 ． 抗干扰方 法在实际应用当中具有一定的参考价 首先 ， 减少环路 面积 ， 要求 开关 电源在一 随着单片机实用 系统越来越复杂 ，工作环 值 ， 由于干扰源的性质不同， 在仪器中通 常并用 次整流回路 中二极管与变压器彼此靠近 ，在二 境的干扰也越来越严重 。要保证新型微控制器 这些抗干扰方法 ， 取长补短相互完善 ， 以达到最 次整流回路中 ， 二极管 、 变压器和输 出电容彼此 的 可靠 性 、 全性 ， 必 须 在提 高硬 件 可 靠 性 的 佳的抗干扰效果 ， 安 就 保证 系统 长期稳定 、 可靠 、 安 靠近。 基础上 ， 在程序设计 中采取措施 ， 通过软件技术 全 的运 行 。 其次 ，在电源输入端连接低通滤波器 ， 滤 增强系统的稳定运行能力。 参 考 文献 波高次谐波以改善电源波形 ，这样既可以抑制 ３２１ ．．指令冗余设计 Ｉ】 立民． １何 单片机 高级教 程『 ． Ｍ１ 北京： 北京航 空 开关电源产生并 向电网反馈 的干扰 ，也 可以抑 在 Ｃ Ｕ受到干扰后 ， Ｐ 会将 一些操作数作 为 航 天 大学 出版 社．０ ０ ２０． 制来 自电网的噪声对电源本身 的侵害 ；在开关 指令码来执行 ， 从而导致程序紊乱。 指令冗余是 【】 ２ 吴黎 明． 片机 原理及应 用技术［ ． 单 ＭＩ 北京： 科 电源次级加低通滤波器可吸收变压器产 生的浪 指 在 程 序 的关 键 地 方 插 入 一 些 单 字 节 指 令 ， 或 学 出版 社 ．３５ ２（． （ ３ 涌 电压。最 后 ， 采用变压器 双隔离（ 、 初 次级屏 将有效单字节指令重写 。Ｎ Ｐ Ｏ 指令的插入是指 蔽） 措施减少分布电容， 高系统抗共模干扰能 令 冗 余 设 计 的 一 种 主 要 方 式 ， Ｓ ５ 提 ＭＣ 一 １系 列 的 力。 所有指令都不超过 ３字节 ，且大部分单宁节指 ３１ ．２电磁辐射防干扰的设计 ． 令 ，因 此 在 双 字 节 指 令 和 ３字 节 指 令 后 插 人 ２
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单片机系统抗干扰技术措施
徐本升
(七煤(集团)公司社保局，黑龙江七台河154600)
廛屉科夔
[}商要]单片机系统主要由信号检测部分、信号处理及控制部分、控制信号驱动部分、拳统零毒部分、显示部分组成。
干扰的种类主要来自系统内部元器件在系统中的状态和系统外部其它电气设备产生的干抚。
硬件抗干扰措施是电潺的抗干扰设计，屏蔽抗干技技术，双绞线及光纤的使用，去耦电路。
软件抗干就措-旌旋出错处理程序，建立软件陷阱，使用空操作指令。
‘‘、
联蠢建i司]单片机；系统；抗干扰技术‘，
单片机应用系统的硬件电路构成比较复杂、所用元件品种繁多，有的工作场所环境比较差，由于这些原因，为了保证单片机应用系统能够在各种环境下能正常运行，系统的抗干扰性就是一个非常重要的指标。
抗干扰就是针对干扰产生的性质、传播途径、侵入的位置和侵入的形式，采取相应的方法消除干扰源，抑制干扰传播途径，减弱电路或元件对噪声干扰的敏感性，使单片机系统能在线正常、稳定地运行。
1单片机系统的组成
一个单片机应用系统的硬件电路是由如下几个部分构成的：1)信号检测部分：2)信号处理及控制部分：3)控制信号驱动部分；4)系统交互部分；5)显示部分。
由此可见一个单片机应用系统的成分是相当复杂的，从各种类型的传感器到名目繁多的各种继电器接触器、电磁阀，从类型繁多的集成电路到各种各样的耦合器件、执行部件、显示器件等。
2干扰的种类
干扰就是叠加在有用信号上的不需要的信号。
是影响路正常工作的另一种噪声。
干扰以某种电信号的形式，通过一的渠道。
混入有用信号中侵人单片机系统，造成系统工作不稳定在各种实际环境中，干扰总是存在的，这些干扰能降低电子系统准确性甚至破坏其可靠性。
干扰有两种：一是来自系统内部元器件在工作时产生的干扰通过地址、电源线、信号线，分布电容和电感等传输，影响系统工状态。
二是来自系统外部其它电气设备产生的干扰。
通过传导辐射等途径影Ⅱ向单片机系统的正常工作。
干扰对单片机应用系统的作用有3个部位：
1)输入系统。
它将使模拟信号失真，数字信号出错，单片机据这种输入信息作出的反应必然是错误的。
2)输出系统。
将使各输出信号混乱，不能正常反映单片机用系统的真实输出量，从而导致一系列严重后果。
3)C PU系统。
C PU得到错误的数据信息，使运算操作数失真导致结果出错，并将这个错误一直传递下去，形成～系列错误。
单片机系统中抗干扰问题一舂是设计中的一个十分重要的问题。
3硬件抗干扰措施
硬件系统的抗干扰性设计是单片机系统可靠性的根本。
它能把干扰消除在外围，因此，针对干扰产生的基本要素在硬件设计时要尽量采取措施，最大限度抑制干扰的产生。
3．1电源的抗干扰设计
许多单片机对电源噪声很敏感，干扰通过设备的电源线传人系统的内部，对微机产生影响。
并且由于电源共用，各电子设备问通过电源也会产生相互干扰。
32屏蔽抗干扰技术
屏蔽是指用屏蔽体把通过空间进行电场、磁场或电磁场耦合的部分隔离开来，割断其空间场的耦合通道，可大大降低噪声耦合，取得较好的抗干扰效果。
屏蔽的方法通常是用低电阻材料作成屏蔽体，把需要隔离的部分包围起来。
静电屏蔽的方法一般是在电容耦合通道上插入～个接地的金属屏蔽导体，由于金属屏蔽导体接地。
其中的干扰电压为零，从而隔断了电场干扰的原来耦合通道。
磁场屏蔽一般采用导磁率高的材料作屏蔽体，利用其磁阻小的特点。
给干扰源产生的磁通提供一个低磁阻回路，并使其限制在屏蔽体内．从而实现磁场屏蔽，并且最好采用一定间隔的2层屏蔽或多层屏蔽。
3．3双绞线及光纤的使用
在数字信号的长线传输时利用双绞线，可对噪声干扰有较好的抑
制效果。
由于外界磁场或电磁场在双绞线上产生的电流流动方向相反，
从整体上看，感应磁通引起的噪声电流互相抵消，使碍双绞线具有抵消
电磁感应干扰的能力。
屏蔽双绞线抗干扰的能力更强。
因为屏蔽层可以
起静电屏蔽作用，双绞线起消除电磁感应干扰作用。
在工程实践中，可
以将双绞线穿在钢管或金属蛇皮管中，并将钢管和金属蛇皮管牢固接地，就可收到较好的抗干扰飙
3．4去锅电路
数字电路信号电平转换过程中产生很大的冲击电流，并在传输线
和供用电源内阻上产生较大的压降，形威严重的干扰。
为了抑制这种干扰，在电路中适当配置去耦电容，：即去耦电路。
其作用一方面提供和吸
收集成电路开门瞬间的充放电能量，另一方面旁路滤掉集成电路的高频
噪声。
主要用在集成电路的电源端与地线端加接电容i电路布线的时候
去耦电容尽量靠近集成电路的电源输入端。
对于微机控制系统，去耦电
容值一般取001．O．1斗F，且一般应选用高频特性好的独石电容或瓷
片电容作去耦电容。
4软件抗干扰措施
41出错处理程序
错误处理程序的共同点是先关闭中断，防止事态扩大。
对于有“看门狗”电路的系统来讲，等待复位鄱可。
而软件复位和硬件“看门狗”复位不同。
此时C P U片内的寄存器和I／o状态是不定的j所以错
误处理程序在转向程序起点前，要将C P I J片内的各寄存器、，已激活的
中断标志和I／O软件复位，进入初始状态，再转入程序起点j
42建立软件陷阱
所谓“软件陷阱”就是在程序中加入的一组用于拦截弹飞程序的
程序段。
它强行将程序转向一个特定的地址，该地址放有出错处理程序。
如果将出错处理程序的人口标号命名为“ER R”的话，通常软件陷
阱由以下三句话组成：N O P，N O P，L J M PE R R。
一旦弹飞的程序被
拦截，立刻转向错误处理程序。
43使用空操作指令
M C S一51指令系统中有部分双字节和三字节指令，当程序弹飞
落到这些指令的操作数上时，将把操作数当成指令，产生错误的结果。
因而，在程序中重要的地方(如跳转、调子程序)等插人两条空操作指令，可拦截弹飞的程序并转入正常。
[参考文献]
『1l何立明单片机应用技术选编，北京：北京航空航天大学出皈社，1993
f21王幸之草片机应用系统抗干扰技术【M】_E京：北京航空航天大学出版社
1999
[3】何立民，单片机应用系统没计p圳，北京：北京航空航天大学出版社1998
【4】高寇新一种基于单片机的数据采集系统的设计，中国高新技术企业
2007
[51王福瑞等单片机系统设计大全，北京，北京航空航天大学出版社，1999．
169。