单片机抗干扰技术接地
合集下载
单片机系统抗干扰技术措施
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。
单片机控制系统的抗干扰技术
定性 ， 防止电源的过压和欠压。 ２３３ 使用隔离变压器滤掉高频噪声 ， ．． 低通滤波器滤掉工频干扰 。
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
维普资讯
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
维普资讯
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
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
维普资讯
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
维普资讯
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
单片机测控系统的抗干扰技术
律， 通过监测巷道顶 板相对 于 老顶 的下沉 ， 实时在线 监 测 是
目 的是从电路上把干扰源和容易被干扰的部分隔离开来。
常用 的隔离方式包括光 电隔离 、 器隔离 、 变压 继电器 隔离 等 ，
顶板 离层及支护状况 的装置 。该顶 板监 测仪采 用微 电子控
另外在布线上也应该注意隔离。ＹＤ —１７ Ｊ １ ２Ｖ数字化顶板 监测仪中我们运用布线隔离等技术， 将微弱信号处理电路与 易产生噪声污染的电路分开设计， 实践证明运行效果良 好。
４ ４ 软件设计的抗 干扰 措施 ．
制技术 ， 用高精度的位移传感器采集巷道顶板的下沉量 ， 主 要由隔爆兼本安型电源、 信号处理单元、 模拟转换单元、 逻辑 分析单元和显示单元组成均运用了先进的集成处理芯片， 对 稳定性要求较高， 工作原理如图 ｌ Ｊ １ ２Ｖ数字化顶 。Ｙ Ｄ —１７ 板监测仪随着掘进机的掘进安装在刚掘好的顶板上 ， 掘进
微机系统中， 由于Ｒ Ｍ存储器是可以读 的， Ａ 因此在
干扰的侵害下，Ａ 中的数据有可能被窜改。这样会导致 ＲＭ
某些元器件的工作状态和程序状态 的改变 。 收稿 日 ：０５ ２ ８ 作者 期 ２０ —１ —１ 申永明 男 ４ 岁 ｌ 工程师
机性， 采用硬件措施只能抑制某个频率段的干扰 ， 仍有一些 干扰会浸入系统。因此， 不但要求硬件有高性能的抗干扰能
成严 重的后果 主要表现在下列几方面 ：
１１ 数据采集误差大 ．
主要是指电动机启动电流以及晶闸管交流器等设备产
生涌流引起的噪声 。 这些干扰对微机测控 系统的稳定性有严重的影响 ， 是需 要解决的主要问题 。
当干扰侵入微机系统测量单元模拟信号的输入通道时，
它叠加在有用 的信 号上 ， 数据采集 误差加 大 ， 会使 特别 是 当
目 的是从电路上把干扰源和容易被干扰的部分隔离开来。
常用 的隔离方式包括光 电隔离 、 器隔离 、 变压 继电器 隔离 等 ，
顶板 离层及支护状况 的装置 。该顶 板监 测仪采 用微 电子控
另外在布线上也应该注意隔离。ＹＤ —１７ Ｊ １ ２Ｖ数字化顶板 监测仪中我们运用布线隔离等技术， 将微弱信号处理电路与 易产生噪声污染的电路分开设计， 实践证明运行效果良 好。
４ ４ 软件设计的抗 干扰 措施 ．
制技术 ， 用高精度的位移传感器采集巷道顶板的下沉量 ， 主 要由隔爆兼本安型电源、 信号处理单元、 模拟转换单元、 逻辑 分析单元和显示单元组成均运用了先进的集成处理芯片， 对 稳定性要求较高， 工作原理如图 ｌ Ｊ １ ２Ｖ数字化顶 。Ｙ Ｄ —１７ 板监测仪随着掘进机的掘进安装在刚掘好的顶板上 ， 掘进
微机系统中， 由于Ｒ Ｍ存储器是可以读 的， Ａ 因此在
干扰的侵害下，Ａ 中的数据有可能被窜改。这样会导致 ＲＭ
某些元器件的工作状态和程序状态 的改变 。 收稿 日 ：０５ ２ ８ 作者 期 ２０ —１ —１ 申永明 男 ４ 岁 ｌ 工程师
机性， 采用硬件措施只能抑制某个频率段的干扰 ， 仍有一些 干扰会浸入系统。因此， 不但要求硬件有高性能的抗干扰能
成严 重的后果 主要表现在下列几方面 ：
１１ 数据采集误差大 ．
主要是指电动机启动电流以及晶闸管交流器等设备产
生涌流引起的噪声 。 这些干扰对微机测控 系统的稳定性有严重的影响 ， 是需 要解决的主要问题 。
当干扰侵入微机系统测量单元模拟信号的输入通道时，
它叠加在有用 的信 号上 ， 数据采集 误差加 大 ， 会使 特别 是 当
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 。
单片机在工业现场的抗干扰技术
应用 。但是一些单片机 应用 系统 的工作环 境往 往 比较 恶劣
且 复 杂 ， 应 用 的可 靠 性 及 安 全 性 受 到 关 注 。单 片 机 应 用 系 其
１ห้องสมุดไป่ตู้的信号与 交流 ２ ０— ８ Ｖ的电源 线 同套在 一根 长达 ５ ２ ３０
２ ３电 源 干扰 。 ．
统抗干扰的研究和 应用 已成为单 片机技 术 中一个 十分 重要
在任何情况下 ， 仪器 系统对 电磁 辐射 干扰 比较 敏感 。 电 磁干扰使 系统的噪声 增大 ， 使得 系统 产生 错误动 作 ， 严重 的 可能会使 系统瘫 痪。辐射 干 扰来 自于仪 器系统 的 内部和外 部 。内部 干扰 是由电子 元器件的寄生耦合 引起 ； 外部主要来 自生产现场 的各种 大型电器设备 引起的 电磁 辐射及感 应 ， 消
～
单 片 机 控 制 系 统 以 其 性 价 比高 、 程 灵 活 、 积 小 、 能 编 体 功 强大 等 优 势 ， 在各 行 各 业 中 得 到 了 广 泛 的 应 用 ， 别 是 在 工 特 业 自动 化 生 产 过 程 控 制 和 智 能 化 仪 器 仪 表 等 领 域 得 到 广 泛
３常用硬件抗干扰技术 ．
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 。其 干扰主要来 源于空问辐射 干扰 、 信号传输通 道干扰及 电源干
￥［ 收稿 日期 ］００～ １— ０ ２ １ ０ ２
“ ” 地 是电路 中为各信号提供参考 电位 的等电位点 ， 电路
［ 作者简介 ］ 永霞 （９ ３ ） 女 ， 段 １８ 一 ， 山西运城人 ， 蚌埠坦克学 院助教 ， 主要从事电子 、 自动化教学工作 。 李君 （ ９７ ） 女 ， １６ 一 ， 安徽合肥人 ， 埠坦 克学院高级实验师 ， 蚌 主要从事电子技术实验教学研究。
单片机系统抗干扰措施
监测 系统时钟 ， 当发现 系统 时钟停振时产生 系统 复位信号以恢复系统 时钟 ， 是单 片机提高 系统 可靠 性 的措施之一 。而时钟监 控有效与省 电指令 Ｓ Ｏ Ｔ Ｐ是一
、
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
、
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
单片机应用系统的抗干扰技术设计方案
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：错误!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。
错误!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。
错误!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错误!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。
单片机系统抗干扰措施的探索
发 出来的单片机 应用系统却 不能在 工业环境 中正常 工作 ， 其
根本原 因在于它 的工作 环境存在着各种各样 的干扰 。这些干
扰会影响指令 的正 常运 行 ，从而造成系统控制失灵 或者 控制 事故 ； 在检 测通道 中产 生干扰 ， 就会产 生测量误差 ； 计数器 如 果受到干扰可能造成计数不 准确 ； 有时过大 的冲击 ， 至会造 甚 成系统损坏 。由此可见保持单片机系统可靠 、 稳定 的工作是至 关重要的。单片机 的可靠性设计是一项系统工程 ， 单片机系统
大 ， 以能输入到光电耦合器 的干扰．
不 管是 何种电子线路设备 ， 正确 良好 的接地是 抑制噪声 、 防止干扰的重要 方法 ， 线可以和大地相连 ， 轩 也可 以不 和大地 相连 。接地 设计的基本要求是 消除各 电路电流流经一 个公共 地线时 阻抗所产生的噪声电压 ， 避免形成 回路 。 （ ） 低频电路 中 ， １在 因寄生 电抗 的影 响不大 ， 常采 用一 点 接地 ， 以减少地线造成 的地环路 。在高频 电路 中， 寄生 电抗 的 影 响不容忽视 ， 此时要采用多 点接地 ， 以避 免各接地点之 间的
片机芯片 。
１硬 件抗 干扰方 式
１１采 用 隔离 技 术 ．
（） １ 对于供 电系统 的干扰 ， 以采 用交流稳 压器 、 间断 可 不
看 门狗 电路 的工作原理 是 ： 在程序 执行 的某处或 几处 ， 安 排一条指令来 “ 看 门狗 ， 看 门狗” 于饱 状态 ， 喂” 使“ 处 一旦程序
要 宽， 连接旁路电容的地线不要太长等。 （） ４ 在采用屏蔽 双绞线传送信号时 ， 应将屏蔽地 与工作地 连在 一起 。要 注意只能在一个点接地 ， 以免形成 回路 ， 在屏 蔽 体上产生较大 的噪声。
单片机抗干扰技术开关量输入输出通道隔离
空间电磁辐射干扰
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。
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。
单片机应用系统的抗干扰设计
注 意 的几 方 面 内容 。
关键词 ： 片机应 用系统 ； 单 抗干扰
中图分类号 ： Ｐ６ ． １ ３８１ １
文献标识码 ： Ａ 么， 单元 １ 和单元 ２的信息传输将 被破 坏 ， 时单元 １ 此 传给 单元 ２的信息将 出现混乱。如果 这种 情况 发生在 Ｃ Ｕ 和程 Ｐ
序存储器 之间， 将引起程序跑 飞 ， 出现死 机现象 。因此缩小 系统 空间范围、 量减小分 布电阻 ， 尽 是单 片机 应用 系统抗干 扰设 计的基本 出发点 。 对于较大 的单 片机应用系统 ， 在设计 的初期就应充分 考
抗 干扰性 能。
Ｃ Ｓ ＭＯ 集成电路而言 ， 果在 干扰 瞬间 、 一Ｖ ＞０８ 那 如 ， ＾ Ｂ ．Ｖ， 收稿 日 ：ｏ５ ０ 一ｌ 第一作者 期 ２ｏ — ７ １ 渠建立
男 ３ 岁 高级工程师 ９
维普资讯
山பைடு நூலகம்
１３ 供 电系统干扰的抑制 ．
图 １ 地 址 干扰 示意 圉
时电网中起动感性负载时， 系统工作稳定 ， 干扰性能相当好。 抗 但是将 同样 的系统放 在铁质 台子上或 在台子 下面放 一
在共地系统 中， 需要接地的各点之间是用导线进 行连接
的， 这样在各 接地点之 间就存在 一定 电阻 Ｒ 如 图 １ （ 所示 ） 。 在 出现空 间干扰时 ， Ｒ 的两端 即 Ａ与 Ｂ点之 间将产生感 在 ｔ
１ １ 输入输出通道干扰的抑制措 施 ．
电位屏蔽 。
应用 现场 的环境很复 杂， 各种 设备 的铁外壳 、 柜等散 机 布在单 片机系统的周 围， 当无 干扰时 系统能正 常工作 ， 可是
这种类 型的干扰通常可采用隔离和滤波技术 加以抑制 。 使 用较多的隔离 器件有光 电耦合 器、 隔离 变压 器、 电 继 器等。在单 片机 应用 系统 的信号传输 通道中加装 隔离器件 ，
关键词 ： 片机应 用系统 ； 单 抗干扰
中图分类号 ： Ｐ６ ． １ ３８１ １
文献标识码 ： Ａ 么， 单元 １ 和单元 ２的信息传输将 被破 坏 ， 时单元 １ 此 传给 单元 ２的信息将 出现混乱。如果 这种 情况 发生在 Ｃ Ｕ 和程 Ｐ
序存储器 之间， 将引起程序跑 飞 ， 出现死 机现象 。因此缩小 系统 空间范围、 量减小分 布电阻 ， 尽 是单 片机 应用 系统抗干 扰设 计的基本 出发点 。 对于较大 的单 片机应用系统 ， 在设计 的初期就应充分 考
抗 干扰性 能。
Ｃ Ｓ ＭＯ 集成电路而言 ， 果在 干扰 瞬间 、 一Ｖ ＞０８ 那 如 ， ＾ Ｂ ．Ｖ， 收稿 日 ：ｏ５ ０ 一ｌ 第一作者 期 ２ｏ — ７ １ 渠建立
男 ３ 岁 高级工程师 ９
维普资讯
山பைடு நூலகம்
１３ 供 电系统干扰的抑制 ．
图 １ 地 址 干扰 示意 圉
时电网中起动感性负载时， 系统工作稳定 ， 干扰性能相当好。 抗 但是将 同样 的系统放 在铁质 台子上或 在台子 下面放 一
在共地系统 中， 需要接地的各点之间是用导线进 行连接
的， 这样在各 接地点之 间就存在 一定 电阻 Ｒ 如 图 １ （ 所示 ） 。 在 出现空 间干扰时 ， Ｒ 的两端 即 Ａ与 Ｂ点之 间将产生感 在 ｔ
１ １ 输入输出通道干扰的抑制措 施 ．
电位屏蔽 。
应用 现场 的环境很复 杂， 各种 设备 的铁外壳 、 柜等散 机 布在单 片机系统的周 围， 当无 干扰时 系统能正 常工作 ， 可是
这种类 型的干扰通常可采用隔离和滤波技术 加以抑制 。 使 用较多的隔离 器件有光 电耦合 器、 隔离 变压 器、 电 继 器等。在单 片机 应用 系统 的信号传输 通道中加装 隔离器件 ，
单片机应用系统抗干扰设计
地 。
3 抗干扰设计目 标
作为一个单片机应用系统来说， 抗干扰设 计的目 标就是单片机应用系统在相应的应用 1 抗干扰设计的原则 系统运行是稳定、可靠的、精确 系统单片机应用系统是以单片机为核心， 环境下 ， 的、符合系统设计要求的、能满足用户需求 配以输入、输出、显示、控制等外围电路 和软件， 能实现一种或多种功能的实用系统。 的 。 所以单片机应用系统主要包括两个部分即硬 件系统与软件系统。由此可见， 在单片机应 4 抗干扰技术设计解决方案 在一个单片机应用系统中干扰的因素是 用系统抗干扰设计中也不许从这两个方面入 多方面的， 下面根据各个因素， 结合实际应用 手 。 从单片机应用系统实际应用来看， 干扰的 需要提出相应的抗干扰设计技术。 4 . 1 电源、地线干扰 主要来源有 : (1 电源干扰 ) 系统外的干扰， 如电源电网的波动， 大型 现在的单片机应用系统大都使用市电， 在 用电设备(如电机， 焊机等)的启停， 电 高压设备 工业现场， 由于生产负荷的变化， 大型用电设 和电磁开关的电磁辐射， 传输电缆的共模干扰 备的启动、停止， 如大电机、电焊机等， 往 等 。 往会造成电源的波动。在电源的启停瞬间会 2 系统内 的干扰， 这个只要是 软件设计缺陷 产生巨大的尖锋脉冲。它是对系统的危害性 是 最大 的。 或设计错误引 起的软件干扰 解决方案 : 使用时 “ 远离”这些干扰 抗干扰设计的基本原则是 : 抑制干扰 源， 采用专用的抗尖蜂干扰抑制器， 或采用不 源， 切断干扰传播路径， 提高敏感器件的抗干 间断电源 U PS 。 扰性能。
一道防线 。
图1 光电锅合器的隔离电路和电平转换电路
系统监控电路具备的功能有: ( 1 上电复位. ) (2 监控电压变化。 ) (3) 程序运行监控功能; (4 ) 片使能; (5) 备份电池。
3 抗干扰设计目 标
作为一个单片机应用系统来说， 抗干扰设 计的目 标就是单片机应用系统在相应的应用 1 抗干扰设计的原则 系统运行是稳定、可靠的、精确 系统单片机应用系统是以单片机为核心， 环境下 ， 的、符合系统设计要求的、能满足用户需求 配以输入、输出、显示、控制等外围电路 和软件， 能实现一种或多种功能的实用系统。 的 。 所以单片机应用系统主要包括两个部分即硬 件系统与软件系统。由此可见， 在单片机应 4 抗干扰技术设计解决方案 在一个单片机应用系统中干扰的因素是 用系统抗干扰设计中也不许从这两个方面入 多方面的， 下面根据各个因素， 结合实际应用 手 。 从单片机应用系统实际应用来看， 干扰的 需要提出相应的抗干扰设计技术。 4 . 1 电源、地线干扰 主要来源有 : (1 电源干扰 ) 系统外的干扰， 如电源电网的波动， 大型 现在的单片机应用系统大都使用市电， 在 用电设备(如电机， 焊机等)的启停， 电 高压设备 工业现场， 由于生产负荷的变化， 大型用电设 和电磁开关的电磁辐射， 传输电缆的共模干扰 备的启动、停止， 如大电机、电焊机等， 往 等 。 往会造成电源的波动。在电源的启停瞬间会 2 系统内 的干扰， 这个只要是 软件设计缺陷 产生巨大的尖锋脉冲。它是对系统的危害性 是 最大 的。 或设计错误引 起的软件干扰 解决方案 : 使用时 “ 远离”这些干扰 抗干扰设计的基本原则是 : 抑制干扰 源， 采用专用的抗尖蜂干扰抑制器， 或采用不 源， 切断干扰传播路径， 提高敏感器件的抗干 间断电源 U PS 。 扰性能。
一道防线 。
图1 光电锅合器的隔离电路和电平转换电路
系统监控电路具备的功能有: ( 1 上电复位. ) (2 监控电压变化。 ) (3) 程序运行监控功能; (4 ) 片使能; (5) 备份电池。
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。
单片机抗干扰技术研究
４ １ ２ 软 件 冗 余 ．．
电磁干 扰。屏蔽体 以反射 方式和吸收 方式来削弱 电磁波 ， 从
而 形 成 对 电 磁 波 的 屏 蔽 作 用 。对 付 低 频 电磁 波 干 扰 的 最 有
效 方法是选 用 高导磁材 料制 作的屏 蔽体 ，使 电磁 波经屏 蔽 体 的低 磁阻磁路通过 ， 而不 影响屏蔽体 内的 电路 。屏 蔽电场 或辐 射场 时， 选用 铜 、 、 铝 钢等 导 电率高 的材料 作屏蔽 体 ； 屏 蔽低 频磁场 时， 用磁钢 、 莫合 金、 选 坡 铁等 导磁率 高 的材 料 ； 屏蔽 高频磁 场时则应选 用铜 、 铝等导 电率 高的材料 。
大 。干扰侵入单 片机系统的前 向通道 叠加在信 号上 ， 数据采
集 误 差 增 大 ， 别 是 前 向通 道 的 传 感 器 接 口 为 小 电压 信 号 输 特 入 时 ， 差 会 更 加 明显 ； 是 程 序 运 行 失 常 。主 要 表 现 有 ： 误 二 控
制状 态失灵 、 死机 、 系统被控对象误操 作、 被控对 象状态不稳
于干扰信 号窜入了前 向传感器 通道 中， 使信号发生 了较 大的
作 者 简介 ： 铭 ， ， 南衡 阳人 ， 夏 男 湖 工程 师 ， 究方 向 ：为计 算 机 应 用。 研
一
６ 一 ０
维普资讯
硬 件 研 究
时， 电磁波 会通过 分布 电容和 电感耦 合到 信号 回路而形 成 电磁干 扰； 当距离较远 时， 电磁波 则 以辐射形 式构成干扰 。
维普资讯
总结 了产生 干扰 的 因素 ，
了 处理 方 法 。
统误 动作 ， 使控制失常Fra bibliotek。 单 片 机 由于 其 自身 体积 小 、 格 低 、 用 灵 活 、 电 少 ， 价 使 耗 已经 在 工农 业 生 产 、 研 、 学 等领 域 都 得 到 了广 泛 应 用 。 科 教 然 而 ， 业测试控制 、 疗器械研制 、 讯设 备的开发等领域对 工 医 通 单 片机 的可 靠 性 要求 越 来 越 高 。 往 已经 设 计 好 的单 片机 应 往 用 系 统 ， 置 入 现 场 后 ， 统 常 常 不 能 够 正 常 稳 定地 工 作 ， 在 系 其 干 扰的后果主要表 现在两个方面 ： 是数据 采集误差变 一
电磁干 扰。屏蔽体 以反射 方式和吸收 方式来削弱 电磁波 ， 从
而 形 成 对 电 磁 波 的 屏 蔽 作 用 。对 付 低 频 电磁 波 干 扰 的 最 有
效 方法是选 用 高导磁材 料制 作的屏 蔽体 ，使 电磁 波经屏 蔽 体 的低 磁阻磁路通过 ， 而不 影响屏蔽体 内的 电路 。屏 蔽电场 或辐 射场 时， 选用 铜 、 、 铝 钢等 导 电率高 的材料 作屏蔽 体 ； 屏 蔽低 频磁场 时， 用磁钢 、 莫合 金、 选 坡 铁等 导磁率 高 的材 料 ； 屏蔽 高频磁 场时则应选 用铜 、 铝等导 电率 高的材料 。
大 。干扰侵入单 片机系统的前 向通道 叠加在信 号上 ， 数据采
集 误 差 增 大 ， 别 是 前 向通 道 的 传 感 器 接 口 为 小 电压 信 号 输 特 入 时 ， 差 会 更 加 明显 ； 是 程 序 运 行 失 常 。主 要 表 现 有 ： 误 二 控
制状 态失灵 、 死机 、 系统被控对象误操 作、 被控对 象状态不稳
于干扰信 号窜入了前 向传感器 通道 中， 使信号发生 了较 大的
作 者 简介 ： 铭 ， ， 南衡 阳人 ， 夏 男 湖 工程 师 ， 究方 向 ：为计 算 机 应 用。 研
一
６ 一 ０
维普资讯
硬 件 研 究
时， 电磁波 会通过 分布 电容和 电感耦 合到 信号 回路而形 成 电磁干 扰； 当距离较远 时， 电磁波 则 以辐射形 式构成干扰 。
维普资讯
总结 了产生 干扰 的 因素 ，
了 处理 方 法 。
统误 动作 ， 使控制失常Fra bibliotek。 单 片 机 由于 其 自身 体积 小 、 格 低 、 用 灵 活 、 电 少 ， 价 使 耗 已经 在 工农 业 生 产 、 研 、 学 等领 域 都 得 到 了广 泛 应 用 。 科 教 然 而 ， 业测试控制 、 疗器械研制 、 讯设 备的开发等领域对 工 医 通 单 片机 的可 靠 性 要求 越 来 越 高 。 往 已经 设 计 好 的单 片机 应 往 用 系 统 ， 置 入 现 场 后 ， 统 常 常 不 能 够 正 常 稳 定地 工 作 ， 在 系 其 干 扰的后果主要表 现在两个方面 ： 是数据 采集误差变 一
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
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
１ 述 概 众所周知 ，在电场 中电场强度与距离 的平 字节以上的 Ｎ Ｐ Ｏ 指令 。 这样即使程序“ 乱飞 ” 落 单 片 机 已 经 在 工 业 生 产 、 研 、 学 等 领 方存 在 着 一 个 反 比 的关 系 ，因此 如 果 我 们 拉 开 到操作 数上 ， 科 教 由于存在空 操作指 令 Ｎ Ｐ 就可 Ｏ， 域都得到 了广泛应用 ， 然而 ， 多领域对单片机 控制 系统与电磁辐射源的距离，那么电磁辐射 以使程序 自动纳入正轨 。 很
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
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
单片机硬件抗干扰方法研究
单片机硬件抗干扰方法研究作者：晋会杰杨娜来源：《电子世界》2012年第05期【摘要】单片机应用系统的工作环境往往是不是固定的，在一些复杂的工作环境中，单片机往往受到干扰的影响而导致其不能工作或控制功能丧失，因而其工作的可靠性至关重要。
本文介绍了怎样从硬件设计的各个环节上进行抑制干扰的方法。
【关键词】单片机；干扰；硬件设计；抑制在实验室的仿真机上，经过千辛万苦安装和调试的样机投入了实际现场运行时，常常会开机就失控甚至根本不能正常工作。
为什么实验室能正常模拟运行的系统，在实际环境就会出问题呢？答案是干扰。
事实证明：为了提高单片机系统工作的可靠性，为抑制干扰而做的工作比前期实验室研制样机的工作还多。
要使单片机系统能在实际工作环境中正常运行，抗干扰技术尤为重要。
干扰对微机系统的作用归纳起来可以从三个部位介入：第一个部位是输入系统，干扰源可使模拟信号、数字信号等输入量出错，最后导致微机系统的输出结果出错；第二个部位是输出系统，干扰源可使输出信号混乱，不能正常反应微机系统的真实输出结果；第三部位是微机系统的内部，干扰源可能使微机外部总线上数据发生跳变，使三总线上数字信号错乱，从而导致结果出错。
干扰信号源的随机介入，使微机系统离开正常运行轨道，可能使错误一直传播下去形成一系列的错误，也可能埋下了事故的隐患，使后续程序出错，也可能使程序出现死循环，最终使系统全面瘫痪。
用硬件措施来防干扰，是一种十分有效的方法，如果硬件设计使用得当，可将绝大多数干扰信号拒之门外，从而有效地保证系统的正常工作。
下面我们从一个单片机硬件系统设计的各个环节来介绍一些硬件抗干扰的方法。
一、电源系统1.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稳压电路，必要时输入、输出供电分别采用DC—DC模块隔离，以避免各个部分相互干扰。
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。