强电磁干扰环境下提高单片机工作可靠性措施

科技研究
农家参谋
-247-
NONG JIA CAN MOU
苏翼
（黑龙江工业学院电气与信息工程系，黑龙江鸡西，158100）
【摘 要】在强电磁的干扰下，会对单片机控制系统的可靠性造成影响。

本文在此基础上对产生干扰的原理进行了分析，其中包括了干扰的传播路径、干扰源以及干扰类型等。

并有针对性的提出了抗干扰措施，提升单片机工作的可靠性。

【关键词】强电磁干扰；单片机；控制系统；抗干扰措施
1 干扰类型
将单片机作为核心进行设计的各类型自动控制系统优点非常多，例如功能的改变非常方便，然后就是成本低、低能耗以及重量轻、体积小等。

干扰类型主要可以分为两种，分别是外部干扰源对系统造成的干扰、系统内的互相干扰等。

其中，外部干扰源对系统的干扰又可以分为两类，分别是外部环境和设备内部的信号等。

造成外部环境影响因素主要是出现强大的交变电磁场以及通过大电弧电流而产生的剧变强电磁场；断路器在分合的过程中，也可能会产生过压的情况。

这些干扰通过电磁耦合以及通道传输等方式对系统造成干扰。

设备内部信号主要是电气控制柜内的其他强电信号产生。

系统内的相互干扰主要形成原因是共用电源，主要表现形式是脉冲尖峰信号，最为常见的是输出驱动中的大功率晶闸管出发而形成。

由于电源是共用的，在脉冲触发的瞬间，功率会急速增大，从而出现电源波形拉出缺VI。

与此同时，地线上也会有很强的脉冲电流产生，这部分电流会从底线上的两点流过，从而产生干扰。

如果没有对接地进行妥善的处理，那么这里的问题将会被放大--即干扰将会通过地线向其他信号传递。

除了以上原因之外，还有一个原因也会造成同样的情况，那就是印刷版的线槽内，或者是印刷电路板上的两条平行信号线在会见分布电容出现电容耦合的情况[1]。

2 干扰传播的路径及系统在安装过程中以及设计过程中的抗干扰措施
从干扰源传播到单片机以及D、D/A 变换器、弱信号放大器、数字IC
等敏感元件的媒介叫做干扰传播的路径。

对传播路径进行分类，基本上可以分为两种类型，分别是辐射干扰以及传导干扰等。

经过导线向敏感元件传播的干扰是传导干扰，由空间辐射传播到敏感元器件的干扰是辐射干扰。

通过本文的分析，我们可以知道，在工业中进行应用的单片机控制系统在大多数情况下，都是处于强电磁干扰中的。

因此我们将如何将强电磁干扰对系统的影响进行降低作为重点研究，只有将影响降到最低，才能让系统的稳定性得到保障。

经过研究我们发现，降低影响程度可以从切断干扰传播传播的路径以及对干扰源进行移植、对敏感元器件的抗干扰能力进行提升等方式。

对高敏感元器件的抗干扰性能进行提升主要措施是将单片机限制的接口与电源相连接或者接地，不能悬空处理。

在不对系统逻辑进行改变的
情况下降IC 闲置端与电源进行连接或者接地。

如果速度能够得到满足，需要将单片机晶振频率进行降低，同时在对数字电路进行选用的时候，应该尽可能的选用低速电路。

利用电源监控可以很好地对电路的抗干扰性能进行提升。

在这个过程中需要做的是，在布线的时候应该尽量选择粗一些的地线和电源线，此举可以有效的将耦合的噪声降低，以及让压降减小。

除此之外，还需要注意的是回环路的面积也应该尽可能的减少，这样才能很好的对感应噪声进行降低。

焊接IC 器件的时候，若条件最好将其焊接在电路板上。

干扰源的抑制在抗干扰设计中是最应该进行重点考虑的环节。

与系统相比，干扰源不论是电流的变化率还是电压的变化率都比较大，同时所维持的时间都不长，所以可以利用干扰源两端并联电容，或者电阻等来实现干扰源的抑制。

另外还可以在干扰源的回路中通过电感串联或者增加续二流极管对干扰源进行抑制。

以上内容的具体操作措施：继电器线圈的两端与续流二极管相并联，可以对线圈在断电时候所产生的反电动势干扰进行消除。

继电器的触电两端与火花抑制电路进行并接，可以减少电火花造成的影响。

电路上所有的电源进线处都要与0.01--0.1F 的高频电容进行并接，这样可以让IC 对电源造成的影响有效减少。

这里需要注意的是，高频电容的连线以及布线都应该尽可能的粗短，这样才能让电容的等效串联电阻减小，从而降低滤波造成的影响。

布线的时候尽量平顺，不要大角度折叠，大角度折叠会让高频噪声的发射增加[2]。

切断干扰传播路径既可以让单片功率输出驱动电源与供电电源分开，这样可以让电压波动对系统造成的干扰有效减少。

采用“铺地”的方法对印刷板电路进行铺设，然后把信号线用地线包围，可以对设备内的信号相互干扰起到很好的抑制作用。

最后是将各信号在电路板上进行合理的区分，如模拟信号、强信号、数字信号以及弱信号等[3]。

3 结语
在强电磁干扰环境下，系统的运行会由于性能不稳定的因素发生问题。

通过设计以及安装等，对系统的抗干扰能力进行提升，才是提升系统可靠性的关键，这还需要我们在现有的基础上，不断探索。

作者简介：
苏翼，男，在校学生，电气工程及自动化专业。

参考文献
[1]梁小廷.单片机技术的发展及应用研究[J].民营科技,2018(6):15.
[2]高玉玲,皇青.单片机系统的电磁干扰及电磁兼容设计[J].软件导刊,2011,10(10):83-85.
[3]余浪英.单片机系统应用开发中电磁干扰的解决[J].山东工业技术,2014(22):174.（上接第244页）
和补充，这样才能保证资料的完整性。

另一方面，在水文研究研究工作中一些关键的数据都需要人工来进行复核，同时在实地检验遥感技术获得数据的正确性，最大程度上保证遥感技术取得的资料与数据解译的准确性。

4 结语
总而言之，随着我国经济和科技的发展，遥感技术在水文水资源领域的应用也越来越深入，对于我国水资源的开发、利用和保护起到了非常大的作用，但是现阶段的遥感技术还有很多值得完善的地方，加强遥感技术在水文水资源领域的开发力度，努力探索遥感技术的应用价值，充分发挥其优势，这对于缓解我国较为紧张的水资源问题有非常重要的理论意义和
现实意义。

参考文献
[1]姜哲石.遥感技术在水文水资源领域中的应用分析[J].才智,2011(34):38.
[2]张文明,董增川,钱蔚等.遥感技术在水文水资源领域中的应用研究进展[J].节水灌溉,2007(8):24．
[3]唐斌,肖瑜.浅议现代遥感技术在水文水资源领域的应用[J].科技创新与应用,2016(16):213．
[4]卞英春,周俊,朱文杰等.浅谈遥感技术在水文水资源领域中的应用[J].河南水利与南水北调,2014(1):51-52．。