单片机抗干扰能力
提高单片机抗干扰性能的几点措施
０ 引 言
随着 单片机 的智 能 化 和微 型化 的不 断 发 展 ，
影 响 的变化 部分 的总称［ １ ］ 。在 产 品研 制 和开 发过 程中， 产 品在实 验室 环境 下运 行一 切正 常 ， 但 到 了
现场 实 际应 用 中会 出现 不 正 常 、 不 规 律 甚 至是 错
误 的情况 ， 这些 问题 的 发 生往 往 都 是 抗 干 扰措 施
件抗 干扰 措施 以及软 件“ 看 门狗” 、 滤波 算法 、 通信 过程 的软 件抗 干扰 措施 。
关键词： 单片机 ； 抗 干扰 ； 看 门狗技 术 ； 硬件； 软件
中图分 类号 ： Ｔ ＮＯ １ 文 献标识 码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ６ － ０ ０ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ １ ０ ０ － ０ ３
单 片机 系统 在 现 场 环境 中长 期 、 稳定、 可靠 运 行 ， 有效 提高 单片 机 的抗 干扰 性 能 ， 需 从 单 片机 系统 电路 的硬 件设计 和 软件 编写 两方 面着 手 。
辐射 干扰 和信 号通 道干 扰 。
（ １ ）供 电系统 干扰 是 由于 电源 的噪声 干 扰所
（ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｏ ｃ ｅ ａ ｎ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ Ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ
Ｏｃ ｅ ａ ｎ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， Ｑｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ ０ ０ １ ）
电路中常见的几种单片机抗干扰技术
电路中常见的几种单片机抗干扰技术对于提高单片机系统设计，提高系统的可靠性显得尤为重要。
对单片机系统而言，干扰因素有两种，一是来源于系统外部环境和其它电气设备产生的干扰，通过传导和辐射等途径影响单片机系统正常工作;二是来源于系统内部，由系统结构、制造工艺等决定以及内部元器件在工作时产生干扰，通过地址、电源线、信号线、分布电容等传输，影响开关电源模块系统工作状态。
一. 什么是干扰源？干扰源是指产生干扰的元件、设备或信号。
产生的干扰包括：(1)电磁干扰，如继电器开关启动、静电放电、电网电压波动等都可能引起不同程度的瞬变浪涌电压，会造成IC和半导体器件PN结烧毁、氧化层击穿等。
(2)人为干扰，如机械振动、继电器触点抖动、元器件安装和电路板布线引起的电磁耦合、接插件接触不良、虚焊、放大器自激、电源纹波等。
(3)环境因素干扰，如噪声和环境温湿度、以及太阳黑子的变化，空间粒子辐射等。
每一个设备干扰造成的误操作，可能运行千次才出现一次，甚至是上万，百万才出现一次。
时间上是一天，一个月，甚至是一年很多年。
但是干扰出现所造成的严重后果，是我们无法想象到的。
在这里我先引用一个小插曲：原来我在镇江做焊机的时候，老是出现焊机在上电瞬间有信号输出，出现的频率很高，最严重的一次是差点将一个客户员工的手指压到。
后来我想了个方法就是是在信号输出的I/O口上加上一个50k的上拉电阻，发现问题还是有，但是出现的频率降下来了，后来又改用15k的电阻，就彻底地把那个问题给解决了。
干扰信号源也遵循欧姆定律，越存在干扰的场合，跟测试使用的上拉电阻也有联系。
想知道他是怎么解决的，可以看下下面的文章：[话题] 【MCU每周论点】如何提高单片机的抗干扰能力? 亲你懂吗?二. 干扰源产生的原因是什么？下面回到正题，单片机干扰的原因还包括传播途径、敏感器件的使用，也会使单片机受到干扰。
干扰对单片机系统的影响主要通过三种途径传输，包括：(1)输入系统。
单片机测控系统抗干扰能力分析
单片机测控系统的抗干扰能力分析摘要：由于工作环境的多样性，单片机测控系统在工作过程中所受干扰比较大。
为了减少这种影响，提出了抗干扰技术，它是一项系统性的工程，该系统开发的整个过程与环节都要进行抗干扰能力的设计。
本文分析了干扰的来源与形成以及其对单片机测控系统产生的不良影响，从硬件、软件两方面来讨论单片机的抗干扰能力，尽可能的提高整个单片机测控系统的稳定性与可靠性。
关键词：单片机；测控系统；抗干扰能力中图分类号：tp274 文献标识码：a文章编号：1007-9599 (2013) 05-0000-02随着单片微型计算机的应用越来越广泛，主要用于智能化仪表中，尤其是测量控制系统的微型计算机，它是一种新型的微电子设备，具有完善的智能化特性，因而在工业系统中高达90%采用的是单片机测控系统。
由于工业环境中到处都是强弱电设备，不仅有数字电路还有不同模拟电路形成一个强电与弱电数字与模拟共存的局面，同时工作环境电磁干扰强、环境恶劣，其工作性与可靠性都会收到极大的影响。
因此，有必要对单片机测控系统的抗干扰能力进行研究，提高其在电磁环境中的适应能力以及稳定性。
1干扰的来源及形成1.1干扰的来源。
（1）较恶劣的供电环境。
属于重工型企业的铝厂，设备多数是大功率、大感性负载，启动或停止它们都会造成电网电压的大幅度变化，出现欠压、过压的现象，甚至有时候是额定电压的10%，出现这种情况可能持续几分钟或更久。
另外，大功率开关的通断也会造成电网产生尖脉冲，当尖脉冲跟电网的正弦波两者相叠加的时候，其通过交流电源进入到计算机内，对计算机造成了极大的危害，通常情况下，使得计算机发生“飞程序”，出现鼠标乱跳、打印机误动作等故障，使得计算机系统半瘫痪。
（2）严重的噪声环境。
为了实现数据采集或实时控制，模拟量、开关量的输入/输出信号线和控制线长达十几米至几百米，从而对计算机系统的干扰无从避免。
在高压系统调试后，发现在足够大的干扰下，极大的影响了线路分布电容的参数，同时，它对微型计算机引入了够强的干扰，轻微情况只是程序发生错误，影响其正常工作，严重情况下可能导致程序被冲或微机芯片直接被损坏掉【1】。
如何解决单片机的抗干扰问题
如何解决单片机的抗干扰问题随着单片机的发展，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。
1 干扰对单片机应用系统的影响1.1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。
1.2 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。
1.3 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。
1.4 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。
2 如何提高我们设备的抗干扰能力2.1 解决来自电源端的干扰。
提高单片机测控系统的抗干扰能力的研究
摘
要 ：由于单片机测控系统工作环境 的多样性 ， 系统受干扰影响 的可能性加大 ， 重时导致 系统工作 不正常 。以泡 严
沫式 生 态 厕 所 设 备 间 控 制 器 的设 计 为 例 ， 析 了 测 控 系 统 中 电源 ，／ 通 道 及 继 电器 应 用 中 的 干 扰 ， 硬 件 设 计 、 件 分 ＩＯ 从 软 编程 两 方 面讨 论 了 单 片 机 的 抗 干 扰 技 术 。实 际 测 试 表 明 ， 用 抗 干 扰 措 施 后 ， 个 单 片机 测 控 系统 的稳 定 性 和 可 靠 性 采 整
Ｗ ｕ Ｑｉｎｎ Ｓ ａ ｉｎ ｏ ｇ ＬｖＹｉｇ ｉｇ Ｚ ａ ｇ Ｚ ｉｏ ｇ ＸｉｏＷ ｅ ｂ ｕ ｉｇ ｈ ｏＪａ ｌｎ ｎ ｙｎ ｈ ｎ ｈｈ ｎ ａ ｎ ｏ
（ ｃ ｌｙ ｏ ｎｏｒ ａｉｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｉｇａ ｄ Ａｕ ｏ ｔ ｎ，Ｋｕ ｍ ｉｇＵ ｎｖ ｒ ｉｙｏ ｃｅ ｃ ｎｄＴｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｆａ ｕ ｔ ｆＩ ｆ ｍ ｔｏ ｇｎｅｒｎ ｎ ｔ ｍａｉ ｏ ｎ ｎ ｉｅｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｃ ｎ ｌｇ ．Ｋｕ ｎｍｉｇ ６ ０ Ｉ ｎ ５ ０５ ）
０ 引
言
能 ， 过 统一 的控 制 电路 来 控 制 各路 设 备 ， 决 了原来 泡 通 解
沫式 生态厕 所设 备 间控制柜 的缺 陷 ， 现 了设 备 间的集 中 实
控制 ， 仅 提 升 了产 品 的档 次 ， 不 而且 避 免 了很 多 不 确定ห้องสมุดไป่ตู้的
ｓ ｏ ｔ ａ ，ｔ ｅｓａ ｉｔ ｎ ｅｉｂｌ ｙ ｏ ｈ ａ ｕ ｅ ｎ ｎ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｒ ｎ ｒａ ｅ ｙ ｕ ｉｇ ａ ｔ ｉｔｒｅｅ ｃ ｈ ｗ ｈ ｔ ｈ ｔｂ ｌ ｙａ ｄ ｒｌ ｉｔ ｆｔ ｅｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ａ ｅｉｃｅ ｓ ｄ ｂ ｓｎ ｎ ｉ ｎｅ ｆｒｎ ｅ ｉ ａ ｉ —
高抗干扰能力单片机通讯电路的设计
系 统 之 间 是 利 用 总 线 技 术 来 通 信 的 。 数
据的通信要考虑 的第一个 问题是通信速率 ，因 为通信速率过高会影响系统 的抗干扰性 ，所 以 在能够满足系统通信速率时 ，尽量选择较低 的 通信速率。数据通信要考虑的第二个 问题是通 信距离的稳定性。 因为距离会影响数据 的传输 ， 所 以一 定 要 根 据 通 信 连 接 的 实 际距 离 进 行 选 择
通信方式。
１干 扰 的来 源 和 产 生 的 问题
１ ． １干扰 的主要来 源
１ ． １ ． １ 源 的 噪音 干 扰
电源 噪声 的干 扰 的表 现是 供 电停 止时 ， 电压 过高或过低、尖峰脉冲等 。尖峰脉冲的产
过程 中，如果受到干扰 就会引起死机，这时 ， 我 们 就 可 以利 用 看 门狗 电 路 ， 它 可 以 使 微 处 理
单 片机 的定 时器 使得 软件看 门狗 的抗 干 扰技术得 以实现 ， 是对硬件看门狗技术的补充 。 软件看 门可 以在现 场环 境下解决由于硬件看 门
在市 内的 电源的频率是 ５ ０ Ｈｚ ， 属 于低频 ， 监视 监测 变量，如果监测的变量变化不一样 ， 但是产生干扰的 电源往往是高频 ，而交流 电源 就 可 以返 回 错 误信 息 。 滤波器可 以高频的干扰波 ，所 以可 以有效 的滤 ３ ． ２滤波算法抗干扰 除高频干扰。 ２ ． １ ． ５分 组 供 电 随着单片机技术的不断开发 ，使 得单片机 单片 机系 统输 入信 号受 到干 扰影 响 时， 把一 个 系统分 割 成各 个模块 ，使 其分 组 的 性 能 不 断 提 高 而 被 应 用 在 仪 器 仪表 和 家 用 医 就 会 使 系 统 的 数 据 采 集 误 差 增 大 ，而 为 了保 证 供 电 ，独 立 形 成 一 个 系 统 ，防 止 了各 个 模 块 间 用设备 以及家用 电器等方面 。但 是由于单片机 数 据 采 集 的 可 靠 性 ， 可 以使 用 加 权 递 推 平 均 滤 的干扰 。 的控制系统 的工作环境往往 比较 复杂和 恶劣， 波和中位 值滤波 以及递推平均滤波等。
单片机系统及其抗干扰性分析
布 电容的存在而产生的耦合 。
（ ４）电 磁感 应 耦 合
又称 磁 场 耦 合 ，是 由于 分 布 电磁 感 应
照噪 声产 生的 原 因 、传 导方 式 、波 形特 性 等等 进行 不 同的分 类 。 按 产 生 的 原 因分 ： 可 分 为 放 电 噪 声 、高 频 振 荡 噪 声 、浪 涌噪 声 。 按 传导 方 式分 ：可分 为共 模噪 声和 串模噪声 。 按 波形 分 ：可 分为 持续 正 弦波 、脉
愿 能 对 相 关 人 员有 一 定 益 处 。
要考虑 ，使干扰源和被干扰对象 间没有公 共阻抗。 （ ） 电容 耦 合 ３ 又称 电场耦 合或静 电耦 合 ，是 由于分
一
干 扰 的种 类 成 因及 途 径
干 扰的 分类 有好 多种 ，通 常可 以按
（ ６）可控 硅 两端 并 接 Ｒ Ｃ 抑制 电
严 重时 可能 会 把 可控硅 击 穿 的 ） 。
２ 切断干 扰传播路径 切断干扰 传播路径的常 用措 施如下 ：
（ １）干扰 源 。指 产生 干 扰 的元 件 、
由于 单鳟机 应 用 系统 的硬 件 电路 构成 复 杂 、
所用 元件品 种繁 多及工 作扬 所环境较 恶劣 等
原 因 ， 努 了保 证 单 片机 应 廊 系统 能 够 在 各 种
靠安全运行的主要因素主要来 自系统内部
和 外部 的各 种 电气 干扰 ，并 受 系统结 构 设 计 、元 器件选 择 、安 装 、制 造 工艺影 响 。 这 些 都 构 成 单 片 机 系 统 的 干 扰 因 素 ，常 会导 致单 片机 系统 运行 失常 ，轻 则影 响 产 品质量 和产 量 ，重 则会导 致 事 故 ，造 成 重大 经济 损 失 。 针 对形 成 干扰 的 三个 主要 因素 ，我
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。
加强单片机PLC控制系统抗干扰能力的措施
摘要 ： 绍 Ｐ Ｃ在 工 业控 制领域 的应 用 以及 Ｐ 介 Ｌ Ｉ ｃ在应 用过 程 中要保 证正 常运 行应 该 注意 的一 系列 问题 ， 中对影 响 单 片机 Ｐ Ｃ控 制 系统 文 Ｌ 稳 定性 的主要 干扰 源 、 因进 行 了分析 ， 成 从硬 件 电路设 计和 软件 程序 编 制入 手， 究探 讨提 高单 片机 Ｐ Ｃ控 制 系统抗 干扰 能力的 方法和 措施 。 研 Ｌ
Ｖａｕｅ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｌ ｇｎ ｅｉｇ
・
２ ４７ ・
加施 Ｌ
Ｍ ｅ ｓ ｒ ｓｆ ｒ Ｓ ｒ ｎ ｔ ｅ ｉ ｇ Ａｎ ｉ ｉ ｔ ｒ ｅ ｅ ｃ ｉ ｔ ｆＳ ａ ｕ ｅ ｏ ｔ ｅ ｇ ｈ ｎ ｎ ｔ ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅＡｂ ｌ ｙ ｏ ＣＭ ＬＣ Ｃｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ － ｉ Ｐ ｎ ｒ ｌＳ ｓｅ
１ 影 响 单 片 机 Ｐ Ｃ控 制 系统 的 干 扰 因 素 Ｌ 并 且 将 屏 蔽 层 接地 。数 字传 输 线 也 要用 屏 蔽 线 ， 且 要 将 屏 蔽 层 接 并 ① 电源波形畸变干扰 ： 由于 ＰＥ控制 系统本身或者 电网其 它设 地 。 Ｉ 由于 双 绞 线 中 电流 方 向相 反 ， 小相 等 ， 将感 应 电流 引起 的 噪 大 可 备采用 Ｇ Ｔ Ｇ Ｏ ＩＢ Ｒ 、 Ｔ 、Ｇ Ｔ等 电力 半 导体 器 件 ，在 工 作 时 产 生 的高 次 声互相抵消 ， 故信号线多采用双绞 线或屏蔽线。 ②输入、 出信号的 输 谐 波 、 声 、 生 振 荡 等 ， 起 电 网 电源 波 形 畸 变 ， 过 电 源 线 路 对 防 错 ， 噪 寄 引 通 当输 入 信 号 源 为 晶 体 管 ， 是 光 电开 关 输 出 类型 时 ， 关 断 时 或 在 Ｐ Ｃ产生的干扰。② 电路耦合干扰 ： Ｌ 由于 Ｐ Ｃ接地点选择不当或接 仍有较大的漏电流 。而 ＰＥ的输入继 电器灵敏度较 高， Ｌ Ｉ 如漏 电流干 地 不 良 ， 过 回 路 公 共 阻抗 发 生耦 合 而 产 生 的 电流 干 扰 。 ③ 输 入 元 扰超过一定值 ， 通 就形成 了误信号。 同样 ， 当输出元件为 Ｖ Ｈ 双向晶 Ｔ（ 器件触点的抖动干扰 ：由于现场强 烈振动 使 Ｐ Ｃ输 入元器件触点 闸管１ Ｌ 或是 晶体 管输 出 ， 外 部 负载 又很 小 时 ， 因 为 这 类输 出 元件 而 会 发生抖动（ 尤其是常闭触点） 生的误信号所形成 的干扰。④ 电容性 在 关断时有较大的漏 电流 ， 产 引起微 小电流负载的误动 ， 导致输 入与 干 扰 ： 干扰 源 与 干扰 对 象 （ Ｌ 之 间 存 在 分布 电容 耦 合 所 产 生 的 输 出信 号 的 错误 ， 设 备 和 人 身 造成 不 良后 果 。 解 决 办 法 是 在 这 类 在 Ｐ Ｃ） 给 干扰。⑤ 电感性干扰 ， 干扰源 中的交变磁场通过 干扰 对象（Ｌ）￣ Ｐ ｃＣ 的 输 人 、 出 端 并联 旁 路 电阻 ， 输 以减 小 Ｐ Ｃ输 入 电流 和 外部 负载 上 的 Ｌ 电感性元件耦合所产生的干扰。⑥波 干扰 ： 由空间电磁波（ 主要是 雷 电流 。 达 、 台、 动 电话 等 ） 电磁 场 、 导 波 的传 导 电流 和 传 导 电压 所 电 移 的 传 ２１４设 计 合 理 有 效 的 电缆 敷 设 方 式 。 为 了减 少 动 力 电缆 辐 射 ．． 产 生 的 干扰 。 电磁干扰 ， 尤其是变频装置馈 电电缆。 在施工中，特别注意 不同类型 的信号分别 由不同电缆传输 ， 信 ２ 软硬件双管齐下 ． 加强单片机 Ｐ Ｃ控制 系统抗干扰能力 Ｌ ２１确 定 合 理 的硬 件 设 计 方 案 ，力 图 加 强 系统 抗 干 扰 能 力 为 号 电缆应按传输信号种 类分层敖设 ， 禁用同一 电缆的不同导线同 ． 严 了保 证 系统 在 工业 电磁 环 境 中 免 受 或减 少 内 外 电磁 干 扰 ，第 一 ， 必 时 传 送 动 力 电源和 信 号 ，避 免 信 号 线 与 动 力 电缆 靠 近 平 行 敖 设 ， 以 须 从 设 计 阶段 开 始 便 采 取 三 个 方面 抑 制 措 施 抑 制 干 扰 源 、 断 或 减 少 电磁 干 扰 。 切 衰 减 电磁 干 扰 的传 播 途 径 、 高 装 置 和 系统 的抗 干 扰 能 力 ， 二 ， 提 第 从 为 此 采 取 以 下措 施 ， 施 工 中 一般 分 ４ ５层 敷 设 电缆 和 制 作桥 在 ～ 第 第 第 第 硬 件 设 计 人 手 ， 过 合理 配 置供 电 电源 、 通 正确 选 择 接地 点 、 地 方式 架 ， 一 层 信 号 电缆 ， 二层 控 制 电缆 ， 三 层 动 力 电缆 ， 四层 高 接 和 输 入 输 出 配线 等 措 施 ， 有效 提 高 系 统 的 抗 干 扰 能 力。 可 压 电缆 ， 硬 件 和 措 施 上 尽量 避 免和 减 少 了 电磁 干 扰 。 从 ２１１采用优 良电源加强系统抗干扰 能力。采用性 能优 良的电 ．． ２２合 理 设 计 软 件 由于 电磁 干 扰 的复 杂 性 ，要 根 本 消 除 干扰 ＿ 源 ， 制 电网 引 入 的 干扰 。 在 对 于 ＰＥ系统 供 电 的 电源 ， 抑 现 Ｉ 一般 都 采 影响是不可能的 ，因此在单 片机 Ｐ Ｃ控 制系统的软件设计和 组态 Ｌ 用隔离性能较好 的电源 ， 由于 Ｐ Ｃ本 身抗 干扰的能力很 强， 常只 时 ， Ｌ 通 还应在软件方面进行抗 干扰处理 ， 进一步 提高系统 的可靠性。 常 要 将 ＰＥ 电源 与 系 统 动 力 设 备 分开 配 线 ，对 于 从 电源 来 的 干 扰 ， Ｉ 具 用 的一 些 提 高软 件 结 构 可 靠 性 的措 施 包 括 ： 字 滤 波 和 工 频 整 形采 数 有 足够 强的抑 制能力。但是 ， 如果遇到特殊情 况 ， 电源干扰特别严 样 ， 有 效消 除 周 期 性 干 扰 ； 时 校 正参 考 点 电位 ， 采 用 动 态 零 可 定 并 重， 可采用带屏蔽层的隔离变压器供 电， 甚至 加接线路滤波器 ， 以抑 点 ， 防 止 电位 漂 移 ； 用 信 息 冗 余 技 术 ， 计 相 应 的软 件 标 志 位 ； 可 采 设 制从交直流 电源侵入 的常模和 共模 瞬变干扰 ，还可抑制 Ｐ Ｃ内部 采 用 间 接 跳 转 ， 置 软 件 保 护 等 。 Ｌ 内部 具 有 丰 富 的软 元件 ， Ｌ 设 ＰＣ 如定 开 关 电源 向 外辐 射 噪 声 。 在 有 较 强 干扰 源 的环 境 中使 用 ＰＥ ， Ｉ 或对 时器 、 数器 、 计 辅助继 电器等 ， 用它们 设计一些程序 ， 以屏蔽输 利 可 防 提 Ｐ Ｃ－ 作 可 靠 性 要 求 特 别 高 时 ， 应 将 屏 蔽 层 和 ＰＥ 浮 动 地 端 子 接 入 元 件 的 误 信号 ， 止 输 出 元 件 的 误动 作 ， 高 系统 的抗 干 扰 能 力 。 Ｌ ７ ２ Ｉ 地。 ２２１屏 蔽 可 能 出 现 的 错 误信 号 。 果 现 场 电磁环 境复 杂 ， 时 ＿． 如 有 必须 用软 件措 施加以配 ２１２因地 制 宜 建 立 正确 的 接 地 系 统 。 接 地 的 目 的 通 常 有 两 只采用硬件 措施 不能 完全消除干扰 的影响 ， ．－ 个 ， 是 为 了安 全 ， 是 为 了抑 制 干 扰 。 完 善 的接 地 系统 是 单 片机 合 。在 Ｐ Ｃ组 成 的 自动 控 制 系 统 中 ， 一 次循 环 。各 工 步 的 动
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。
单片机的抗干扰能力
单片机的抗干扰能力在我一次产品中有AVR 和PIC 两种芯片同时存在，当用AVR 推动继电器-- 再推动接触器。
用PIC 来显示。
发现PIC 居然有点小小的干扰，不得不在外围电路上加措施才解决问题。
都说PIC 的抗干扰一流的，我怀疑之下对两种单片机做一个小小的测试。
首先说明，我只是比较单个芯片的最小系统，比较单片机的自身抗干扰能力。
1。
电源用变压器变压12V ，7805 稳压，输入输出均接电解电容和104 电容。
2。
单片机最小系统，用3 个I/O ，按钮，指示灯，驱动三极管（继电器-- 再推动接触器）不用的管脚不管。
3。
干扰源，由于没有仪器，只好用接触器的线圈来做干扰源，为了加强干扰，接触器线圈两端没有加104 电容。
4。
软件，最小最简单，不加任何处理只推动作用。
5。
元件选择，PIC 的用PIC16C54 ,PIC16F54 ,PIC16F877A , PIC16F716。
AVR 的选用M8。
AT28 , AT13。
接下来做测试了：PIC16C54 ：先是接触器放在芯片旁边。
无论怎么按动按钮，接触器的干扰对它一点反映也没有，真是稳如泰山。
再用接触器线圈引线缠绕芯片。
在6 圈以下还是稳如泰山。
上了7 圈就有干扰了。
看来PIC16C54 真是强悍啊。
佩服。
接下去就试PIC16F54了。
PIC16F54 ：先是接触器放在芯片旁边。
不得了！程序简直没有办法运行，和PIC16C54 简直一个在天上，一个在地下。
万思不得其解。
查阅PIC 资料都说PIC 的F 系列比C 系列差，就是F 系列的不同产品抗干扰也不一样。
于是又测试PIC16F716 。
PIC16F716 ：先是接触器放在芯片旁边。
果然好多了，10 次也就1 次复位。
PIC16F877A ：先是接触器放在芯片旁边。
无论怎么按动按钮，接触器的干扰对它一点反映也没有，再用接触器线圈引线缠绕芯片。
在1 圈就有干扰复位了。
以上就是对我有的几种PIC 片子的测试结果。
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。
单片机硬件抗干扰技术
（＿ ； 竺塑］＿ ． 塑兰＿ － 塑］ １一塑 ＿ ＿ ｊ ＿ 三 苎 ］
图 １ 干 扰的构成
在 单片 机系统 和 电子设备 中 ， 一个 电路 抗干扰 的程
度 可 以用 ＝
上
来 表示…
况， 比如 测试 系统 、控 制系 统失控 ， 轻者 会 影 响正常 工
作， 重者 可 能会 酿成事 故。 因此如何 提高单 片机 的抗干
ｐ ｔ ｓ ｍ ｎｂ ｐｏ ｅ ｒｕ ｈ ｈｓ ａ ． ｏｔ ｔｈ ａｉｔ ｏ ｉｇ — ｉ ｍ ｃｏｏ ｐ ｔ ｓ ｍ ｃｎ ｅ ｕ ｙ ｕ ｒ ｙｔ ｃ ｅ ｍ ｒｖｄｔ ｏ ｇ ｉｗ ｙ Ｓ ａ ｔｅ ｔ ｌｙ ｆｓ ｌ ｃ ｐ ｉ ｃｍ ｕｅ ｓ ｔ ！ ｅｓ ｅ ａ ｉ ｈ ｔ ｈ ｓ ｂｉ ｎｅｈ ｒ ｒｙ ｅ ａ ｂ ｆ ｌ
１ 引 言
随着 微 电子技术 的发展 ， 片机 以其较 高 的信 价 单 比在工 业控 制 、智能仪器 、通讯设备 等领域得 到了广 泛 的应 用 。但 是在使用 过程 中 ， 由于单 片机工作 的环境 复
２ １ 干扰 的构 成 ．
构成 干扰必 须具备 三个 主要 因素 ： 扰源 、耦 合或 干
Ｔｅ ｈ ｃ ｌＣｏｒ ｍ ｕ ｉ ａ ｉ ｓ ｃ ｎｉ ａ ｎ ｎ ｃ ｔｏｎ
２２ 干扰的来源 。
对 单 片机系统 的干扰 一般有 两种 ： 一种 是来 自系统
２ 对 单片机硬件造成干扰 的基本 因素
收稿 日期： ０ —０ —０ ２ ９ ０ ９ ９
降低干 扰耦 合 因素或 切 断干扰 路径 ， 或者 ， 取措 施提 采
高 电路 的抗干 扰 能力 。
《 动 术 应 ２１年 ９ 第２ 自 化技 与 用》００ 第２ 卷 期
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。
单片机嵌入式系统的抗干扰技术
Ｃ ｉａ Ｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒｄ ｃｓ ｈ ｎ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ
Hale Waihona Puke 高 新 技 术 单片机嵌入式系统的抗 干扰技术
郝 树 虹 盛 春 玲 李 秋 菊 胡 滨
（、 １ 莱铜 自动 化部 ， 东 菜芜 ２ １０ ２ 莱钢 炼钢 厂 ， 东 莱芜 ２ １ ０ ） 山 ７ １４ 、 山 ７ １４ 摘 要 ： 干扰技 术是单 片机 应 用 系统设 计过 程 中的 重要 环节 ， 文从硬 件 和软 件 方面探 讨 了单 片机抗 干扰 的一 些方 法措施 ， 效 抗 本 有 提 高单 片机 嵌入 式 系统运 行 的可 靠性 。 关键 词 ： 片机 ； 单 嵌入 式 系统 ； 干扰 抗 １ 片机嵌入式系统及其干扰形式 单 和抗 干扰 的独特 性能。 作至关重要的指令之前也可插入几条空操作指 嵌入式系统 一般 定义为： 以应用为 中心 ， 以 光 魁器件 令， 以确保这些指令的正确执行。 计算机技术为基础 ， 软件硬件可裁剪 ， 应用 适合 ３ ｌ ２软件陷阱技术 系统对功能 、 可靠性 、 、 、 成本 体积 功耗严格 要求 当跑 飞 的程序 落在非程序 区 （ Ｅ Ｒ Ｍ 如 ＰＯ 的专用计算机 系统 。 简而 言之 ， 可用“ 一言” 义： 定 未使用 的空间或某些数据表格 区）则采用软件 ， 嵌 埋在应 用系统或设备之 中，不为用户所见 的 陷阱使程序恢复正常。 所谓软件陷阱 ， 就是在非 专用计算机 系统 。 图 １光电隔 离示意图 程序 区设置一些拦截 程序 ， 将失控 的程 序引至 工业现场环境 中的干扰一般 以脉 冲形式 进 电磁隔离 。 利用隔离变压器来切断环流 ， 如 复位 人 口地址 ００Ｈ或 处理错 误程 序 的入 口 ００ 入 系统 ， 干扰形式主要有三种 ： ～是空 间干扰 磁 图 ２ 所示 。电路 １ 的输 出经过 变压器耦合到 电 地址 Ｅ Ｒ 在此处利用 ＬＭ Ｒ， Ｊ Ｐ指令 ， 序走人 使程 场干扰） ， 信号通过空 间辐射进入 系统 ； 是 路 从而地 环路被 切断 ， 电路 各 自的地 电位 正轨 。 电磁 二 两 过程通道干扰 ， 干扰通过 与系统相连 的前 向通 基准不受影响 ， 不会造成 干扰 。 ３ － ３软件看 门狗 电路 道 、 向通道及与其它 系统 的相连通道进入 ； 后 三 程序运行过程 中． 时受到某种干扰 的影 有 隔 离受 蓬器 是供 电系统 干扰 ，电磁信 号通 过供电线路进入 响会 现死循环现象 ， 门狗 的作用就是 防止 看 系统 ， 是危害最 严重 、 最广泛 的一 种于扰 。当干 程 序发生死 循环。 ５单片机中有两个定时器 ， 在 １ 扰侵入单片机系统后 ， 会造成控制状 态失灵 ， 数 可以用这两个定时器来对 主程序 的运行进 行监 据采集误差加大 ， 数据发生变化 ， 运行失常 程序 控。对 Ｔ 设定一定 的定 时时间 ， Ｏ 当产生定 时中 等不 良 果。 后 针对 以上问题 ， 本文分别从硬件和 断时对一个变量进行赋值 ，而这个变量在 主程 软件两个方面来探讨一些 提高单片机嵌入式系 图 ２ 变压 器 隔 离示 意 图 序运行的开始 已经有 了一个初值 ， 要设定 的定 统抗 干扰能力 的方法 。 ２ － ３屏蔽技术 时值要 小于主程序 的运行时 间。这样在主程序 ２硬件抗干扰措施 将单 片机 嵌入式 系统置 于金 属箱 体 中， 利 的尾 部对变量的值进行判断 ，如果值发生 了预 ２ ． １电源干扰控制 用金 属对电磁的屏蔽性来削弱或 消除外 部进入 期 的变化 ， 就说 明 Ｔ ０中断 正常 ， 如果没 有发生 电源是对 单 片机 系统 干扰 的一个 主要 来 箱 内的电场和磁场 。信号线和 电源线严 格地分 变化 则使程 序复位 。 １ Ｔ 用来 监控主程序的运行 ， 源。 电源在提供能源 的同时 ， 直接将噪声加在单 开 ， 不得同时穿人 同一个金属盒或金属 管中。 由 给 Ｔ 设 定一定 的定时时 间， ｌ 在主程序 中对其进 片机 系统上 。 中断线 、 复位线和其它一些控制线 于 电场或磁场都与测点到干扰源的距离成反 比， 行复位 ， 如果 不能在一定的时间里对其进行复 最容易受到外界噪声的干扰。 因此， 把信号线安排 到距离 电源线远 的地方也 是 位 ，１ Ｔ 的定时 中断就 会使单片机 复位 。在这里 电源变压器采用双隔离 ，即电源变 压器 的 种有效措施 。 Ｔ 的定时 时间要设的大于 主程序 的运行时间 ， １ 初、 次级线圈屏蔽层与初级线 圈中心点接大地 ， ２ － ４硬件看 门狗 （ ｔ ｄｇ技术 Ｗａ ｈｏ） ｃ 给主程序 留有一定的裕量 。而 Ｔ 的中断正常与 ｌ 次级外屏蔽 层接抑 制板 地 ，以减少高低频脉 冲 Ｍ Ｘ １Ｌ Ａ ８３ 是一 款带看 门狗 和 电源监 控功 否再 由 ＿】 ｒ 定时 中断子程序来监视。 Ｏ （ Ｔ 监视 Ｔ ， １ 干扰 ， 提高高频共模抗 干扰能力 。 能复位芯片 ， 的复位信号 为高电平 ， 于 Ｔ 监视主程 序 ， 序又来监视 Ｔ ， 提供 适用 １ 主程 Ｏ从而保证 用压敏电阻抑制尖 峰 、 。 浪涌 压敏 电阻两端 复位信号为高电平 的单片机 系统 。 Ａ ８ Ｍ Ｘ Ｌ的 系统的稳定运行。 １ ３ 的电压如超过其 限定值 ， 电流会迅速 增大 ， 呈短 溢出时 间为 １ 秒 ， ． ６ 当系统 出现 死机 时 ， 片机 单 ３ Ａ数字滤波技术 路状态。 利用这一特 点可以吸收瞬时尖峰 、 浪涌 就会停止 向看 门狗发送脉 冲 ， 超过 １ 秒 ， 门 ． 看 ６ 为了消除实时数 据采集 系统通道中的干扰 电 压。压敏电阻并联在 电源 的初 次级 可有效抑 狗电路就会发 出复位信号 ， 系统 复位 ， 将 使系统 信号 ， 需对信号滤波 。所谓数字滤波 ， 在单 就是 制尖峰浪涌电压。 恢复正常。 片机 中用某种计算方法对输人 的信号进行 数学 低通 滤波器 可滤去 干扰带来 的高次谐 波 ， ２ ． ５去耦技术 处理， 以便减 少干扰在有用信号 中的比重 ， 提高 改善 电源波形 。 采用分散独立 的稳压块 ， 对 分别 数字信号 电平转换在转换过程 中会产生很 信 号的真实性 。这种滤波方法不需要增加硬件 各部分电路进行供 电，可减少公共阻抗 的相互 大 的冲击电流 ， 在传输线和供应 电源 内阻上 设 备 ，只需要 根据预定的滤波算法编制相应 的 并 影响 ， 提高供电的可靠 陛。 产生较 大压 降 ， 成严 重干扰 。为抑制 此干扰 ， 程序即可达到信号滤波 的 目的，有利于 降低成 形 ２ ． ２隔离技术 在 电源 电路 、数字 电路 和信 号处理 电路 中适 当 本 。数字 滤波稳定性高 ， 滤波参数修改方便 ， 可 在接 口电路 中 ， 出现 ２ 以上接 地时 ， 配置去耦 电容 ， 如果 点 即形成去耦 电路 ， 这样可旁路集 以对各 种干扰信号进行滤波 。常用 的滤波方法 可能 引入共 阻耦 合干扰和地环路 电流干扰 。抑 成 电路产生 的干扰 。原则 上每个集成 电路 的电 有 ： 算术平 均值滤波 、 中值滤波 、 程序判断滤 波 、 制这类 干扰 的方法 是采用隔离技术 。通常有光 源和地之 间都要加 １ 个去耦 电容 。它有两个作 加权平 均值滤波 、滑动平均值滤波和复合数字 电隔离和电磁隔离 两种 。 用： 一方面是本集成 电路 的蓄 能电容 ， 提供和 吸 滤波法 。 光电隔离。光 电隔离是 由光 电耦合器来实 收该集成 电路开 、 门瞬 间的充 放电能量 ； 关 另一 ４结束语 现 的， 电耦合 器通过光进行 信号传 送 ， 图 １ 方面旁路掉该器件 的高频 噪声。数字电路 中典 光 如 在 ｒ程实践中通常都是几种抗干扰技术并 】 ＿ ＝ ＝ ＝ 所示 ， 可以切断单片机与前 向 、 向及其 它控制 型的去耦 电容是 ０ Ｆ 后 ． 。 １ Ｉ ｘ 用 ， 为补 充完善来 取得较好 的抗干扰效果。 互 细 器电路的联系， 使其电路相互独立， 能有效抑制 ３软件抗 干扰措施 致周到地分析干扰源 ， 确定干扰 洼质 ， 与软 硬件 尖峰脉冲及各种噪声干扰。光电耦合器的组成 ３ ． １指令冗余技术 件抗干扰技术相结合 ， 完善系统监控程序， 使系 主要包括发光 二极管 、 光敏品体管等部件。 当信 跑 飞的程序落 在用户工作 程序 Ｒ Ｍ 区 统最大限度 的避免 干扰的产生和受干扰后能使 Ｏ 号电压 Ｕ产生 电流 Ｉ ，其发光 的强弱与 ｕ的大 内时 ， 可采用 指令 冗余的方法使程序走 上正轨 。 系统 恢复正常运行 ， 保证单 片机控 制系统长期 小成 正 比， 过光电耦合到光 电三极管再一 次 常用 的指令冗余 技术有 两种 ： Ｏ 通 Ｎ Ｐ指令 的使 用 稳定可靠地丁作 。 变成 电流 ， 大电路 输出。它在输入 、 出电 和重要指令冗余。Ｎ Ｐ 经放 输 Ｏ 指令是在双字节指令和 参 考 文献 路中另一个 主要作用是抑制地环流 ，即使在输 三字节指令之 后捅人两个单字 节 Ｎ Ｐ Ｏ 指令 ， 即 ｆ朱顺华 ， １ 】 王成春 ， 邹逢兴． 单片机控制 系统的硬 入端 出现 ６ Ｖ的共模 电压时 ， ０ 对控制器也无影 使 因为“ 跑飞 ” 序落 到操作 数上 ， 两个 件 抗干扰 设计 微计算机信 息，０７ ３ ． 使程 由于 ２０． ， ２ 响。光 电耦合器 的输入 与输 ｝端在 电气上是绝 空操作指令 的存在 ， Ｈ 不会将其 后的指令 当操作 『 刘光斌． ２ １ 单片机 系统 实用抗干扰技术 ［】 Ｍ． 北 缘 的， 出端对输入端无反馈 ， 且输 因而具 有隔离 数执行 ， 而使程序纳入正轨 。 从 在某些对 系统工 京 ： 民邮 电出版社 ，０ ６ 人 ２ ０
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
单片机系统抗干扰技术研究
单片机别称微控制器，是把一整套的计算机系统集成到一块芯片上，具有质量轻、体积小、成本低、易开发与应用等优点。
因此，单片机在我们日常生活中的应用十分广泛，已经渗透到通信设施、导航系统、电器以及程控玩具等多个领域。
但是当下的生活环境，单片机的运行必然受到各种干扰，这些干扰会使单片机在运行中出现失误甚至系统失灵，造成极大损失，因此，单片机系统的抗干扰能力和技术一直是受关注的重要课题。
一、单片机系统主要干扰源及其危害 1、单片机系统主要干扰源单片机易受干扰与其结构组成有很大关系。
单片机一般由信号检测、信号处理与控制、信号驱动、系统交互以及显示五大部分组成，不仅包含了各种传感器、继电器、接触器、电磁阀，而且还有各种集成电路和多种耦合器件、执行器件、显示器件等。
这种复杂的结构导致单片机极易受到内外干扰源的干扰。
单片机系统自身运行产生的放电、高频振动等噪声和电磁波以及外部环境中的各种电磁波、信号等都会对单片机系统产生干扰。
干扰源产生的干扰主要通过耦合通道对单片机系统产生作用。
主要的耦合方式有：（1）直接耦合。
直接耦合是单片机干扰最普遍的方式。
这种方式主要是干扰信号通过导线直接传到被干扰线路中而对单片机的电路产生干扰。
（2）公共阻抗耦合。
这种耦合方式发生的条件是一个电源电路对几个电路供电时，当电源不是理性的内阻抗为零的电压时，则起内阻抗就成为几个电路的公共阻抗。
只要其中某一电路发生变化，便会使其他供电电压发生变化。
（3）电容耦合。
又称静电耦合或是电场耦合。
主要是电位变化在干扰源和干扰对象之间产生的静电感应。
（4）电磁感应耦合。
磁场存在于任何载流导体周围，若是交变磁场，则会对周围的闭合电路产生感应电势。
在设备圈内部如果线圈或变压器漏磁则会产生很大干扰，在设备圈外，当三根导线在长区间架设时也会产生干扰。
（5）辐射耦合。
电流流经导体会在导体周围产生电力线和磁力线，并发生高频变化，从而形成在空间传播的电磁波。
电磁干扰是种无规则的干扰方式，很容是通过电源线传到单片机系统中。
单片机休眠-复位运行方式提高抗干扰能力
单片机休眠一复位运行方式提高抗干扰能力随着微电子技术的飞速发展，单片机的性能迅速提高，在运算、逻辑控制、智能化方面显示出非凡的优势,在很大程度上取代了原来由数字逻辑电路、运算放大电路组成的检测、控制电路，应用非常广泛。
但由于它存在着死机、程序跑飞等致命缺陷，使它在许多重要场合的应用受到限制。
在抗干扰方而的许多技术，比如设软件陷阱、加硬件看门狗电路等,可使这一问题有较好的解决，但仍然存在问题:看门狗动作时，意味着已经出现了错误，且运行了一段时间，这在有些场合是不允许的;有时程序出现死循环错误，但是刚好把看门狗控制环节包含进去，对于这样的错误采用看门狗无法识别;在检测控制周期比较长的系统中, 单片机花大量时间等待外设，执行等待命令时同样会受到干扰。
针对这些情况，我们在实践中尝试了主动复位的办法,采用等间隔的脉冲或根据外部条件对单片机进行复位唤醒。
每次复位后，单片机执行相应的程序，执行完任务后及时进入休眠，等待下次复位。
用此方法较好地解决了上述问题，并在农用变压器综合保护器实验中得到了较好的效果。
下面以51系列单片机为例探讨原理与实现方法，复位信号为高电平。
1原理与实现方法1.1无条件定时复位法。
用定时器、专用时钟芯片或其它脉冲产生器，按照设定的间隔定时产生复位信号。
这种方法特别适合监测仪表。
在实际运行中，往往是用A/D转换器采样输入的模拟量，然后进行存储显示。
这一过程很快，但为了读数稳定，每秒数据更新不过2〜2 次,CPU的大量时间用于等待。
如果让CPU执行完任务后直接进入休眠，然后由外界复位唤醒它去执行下一次操作,这就是定时复位法。
这样会使抗干扰能力大大增强，主要有2点:①休眠时,程序停止运行，不会出现PC指针紊乱引起的程序跑飞。
如果工作与休眠的时间比例为29也就是说丄s内有0.1s的时间用来检测、送显示，有0.9s的时间休眠,程序受干扰的概率是全速运行时的2/20,整体抗干扰能力提高了10倍。
②由于每Is无条件复位1次,一旦某次工作期间出现死机，在下次复位时肯定得以恢复。
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单片机抗干扰能力
单片机的抗干扰性能历来为大家所重视，现在市面上的单片机就我所接触过的，就有
十家左右了，韩国的三星和现代；日本的三菱，日立，东芝，富士通，NEC；台湾的
EMC，松汉，麦肯特，合泰；美国的摩托罗拉，国半的cop8系列，microchip系列，TI
的msp430系列，AVR系列，51系列，欧洲意法半导体的ST系列。
这些单片机的抗干扰性能大多数鄙人亲自测试过，所用机器是上海三基出的两种
高频脉冲干扰仪，一种是欧洲采用的标准，一种是日本采用的标准；
日本的标准是高
频脉冲连续发出，脉冲宽度从50ns到250ns可调，欧洲采用的标准是脉冲间歇（间歇
时间和发出时间可调）发出，脉宽也是从50ns到250ns可调；我们国家采用的是欧洲
标准。
一般情况下，脉冲干扰这一项能够耐受2000V以上就算不错了（好像我国家电标准
是1200V），有些可以达到3000V，于是很多人为此很得意。
单片机在高频脉冲干扰下程序运行是否正常，或者说抗干扰是否通过，有些人以
程序不飞掉，或者说“死机”为标准，有些人以不复位并且程序正常运行为标准。
很多情况下，芯片复位程序是可以继续运行的，表面上看的不是很清楚。
我一般就看
单片机在干扰下是否复位，复位了我就认为不行了。
不复位并且程序正常运行当然比
复位来说要好了。
好多人看到自己做的电路抗干扰达到2000V或者3000V就很高兴，实际上芯片的抗
干扰并不一定就很好。
这里我不能不说一下日本的标准，高频脉冲连续发出的形式。
别小看一个连续和一个间歇的区别，实际上，大家如果有机会，用日本的标准测试一
下你的芯片和电路，你就会发现，几乎和欧洲标准差别很大很大，采用日本标准你会
很伤心，因为大多数单片机过不了！
日本的标准是1600V。
上面我提到的十几家单片机：
意法的也就是ST的≥1800
三菱的≥1800
富士通和日立的≥1600V
nec的≥1500
东芝的≥1300V
摩托罗拉的≥1300
三星的≥1300
现代的≥800
microchip的≥700
国半的cop8≥500
avr和51系列≥500
这里没有给出数据的我没有测试过，但是知道EMC的一款28pin的设计上有缺陷（
EMC自己人讲的）；合泰的据说欧洲标准可以过3000V。
大家对照一下自己用的单片机，看看在什么档次。
不过呢谁要是受了打击也不要
太伤心，因为我对照过，也有日本标准在5—600V但是欧洲标准可以达到1500V的电路
，同样一块板子；这样的情况我遇到好几次了。
大多数情况下，如果过不了欧洲标准
日
本标准也过不了；过得了日本标准欧洲标准偶尔也会过不了。
需要说明的是，很多单片机在高频干扰脉冲下经常复位，但是程序运行好像没有
受到影响，如果打到死机，还可以提高1—200V的，日本标准。
欧标还会更高。
大家选单片机的时候仔细看一下资料，凡是复位时间在us级的采用日本标准“会
死的很难看”，这就是cop8系列和avr系列怎么努力也达不到日本标准的1000V，avr
最多到700V。
单片机的价格嘛，这里我就不用多罗嗦了，ST的最贵，其次是日本的和美国的，下来
是韩国的，韩国之后是台湾的。
ST单片机贵在抗干扰性能上，抗干扰性能极好！而且带内置eeprom。
Avr的flash
+内置eeprom是很好的卖点。
不知道大家知道不知道，其实国半也有很好用的flash，
价格比avr稍低一点。
但是内置eeprom不知道有没有。
Msp430系列的特点是a/d，其实
16位a/d的单片机大家如果想用便宜的，推荐台湾松汉的一款和三星的一款，价格比
msp430的大多便宜。
尤其是三星的，16位a/d+flash，超便宜！但是也有前提的，量
！开发系统ST的，三菱的，三星的很贵，都在5—6000RMB以上。
其他大多在1000到3000
之间。
单片机结构方面，我觉得cisc结构的要比RISC结构的要好。
Risc结构的指令少，
除此之外我看没多少好处了，由此带来的不方便倒不少，为了一个简单的功能几条指
令倒来倒去，倒出几十条指令的程序来；而且有的ram要分页，有的rom也分页。
编程
序跳来跳去，烦透了！cisc结构的指令多，但是也不是很难记，用多自然就记住了，
并且结构比较整齐一些，不用操心分页的事情（就算有分页），程序想编到哪儿就到
哪儿。
现在我基本只代理和使用三星和合泰的单片机。
性价比好。
如果大家要用到液晶
驱动，我建议大家用这2家的就行了。
合泰的flash不多，但是用特殊办法，一个片子
也可以烧几次。
三星合泰的单片机这一年半载来卖的很猛！除了带液晶驱动之外，抗
干扰性能也不错。
相比较而言，三星的单片机比合泰的稍微要贵一些，而且开发系统死贵（但是你
可以不用买，代理公司一般会借用给你——要受押金的，哼哼！）！但是三星的有几
款单片机实在很好，9454大家用的人不少了吧？9228呢，也不错吧？但是我告诉你，
还有比这2款更好的，flash+4*18液晶驱动+10bit的a/d。
另外三星还有一款专门用于
遥控器的芯片，64pin，4*32的液晶驱动，也很便宜，就算是用作液晶驱动芯片也划
算，价格嘛，和2片液晶驱动芯片ht1621差不多的。
但
是三星单片机也有不好用的地方，大多是精简指令，一个小功能要你把几条指
令用好几遍。
合泰的单片机性能不错，开发系统也便宜，尤其带液晶驱动的几款不妨考虑考虑。
这里说到的一些技术上的问题，很多只是个人经验，大家可以借鉴，技术做久了
，各人有各人的特点和长处，有不确切的地方请批评指正！。