单片机抗干扰方法
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

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
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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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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
单片机软件抗干扰技术

() 3 中值法 。根据干扰造成采样数据偏大或偏小 的情况 , 对一个采样点连续采集多次 , 并对这些采样值进行 比较 , 取中
值作为该点的采样结果 。
() 4 一阶递推数字滤波法 。这种方法是 利用 软件完成 R C 低 通滤波器的算法 , 实现用软 件方法替代硬件 R C滤波器。一 阶递推数字滤波公式为 :
Eq i me M a f crngTe h l g u p nt nu a ti c noo y No. 1, 0 1 2 08
单 片机 软 件抗 干扰 技术
汤 海燕
( 天津 机电职业技术学院 天津 3 0 3 ) 0 1 1
摘要 : 在安装 于设备上起控 制作用的单片微 型计 算机 中 , 由于设备 的频繁启动和停止 , 电网电压的波动 , 大型设备运行 时产 生磁场 等 诸 多方面的干扰 , 致使单片机的工作 受到影响。 基于这一情况, 采取相应的抗干扰措施是 完全 必要的。 文运用软件抗干扰技术 , 本 解决
序处于无序状态 。 处于这种状态下的时间越短 , 系统 的影响 对 就越小 。 解决这一 问题 的方法 , 就是有意识地在程序 中插入一 些空操作指令 N P 由于这些指令为单字节指令 , 中心处理 O 。 对 机的工作状态元任何影响 ,这样就使失控的程序在 遇到该指
】 =Q ( ) 1 , x +1 Y 一 n ~Q
式中 :
果 。由于干扰 的侵入 , 输入 / 输出接 口状态受干扰 , 造成条件 状 态偏差 、 失误 , 致使控制 失常 , 至造成 系统资源 被某 一任 甚
务模块独 占, 使系统 出现 “ 死锁” 。 () 3 数据受干扰发生变化 。由于 R M是 可以读 / 的 , A 写 因 此, 就有可能在 干扰 的侵 害下 , A R M中数据发生窜改 , 使系统
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。
单片机防止电磁干扰的方法

单片机防止电磁干扰的方法
1、该上拉的上拉,该下拉的下拉,该加电容的加电容,总之不要让MCU任何一个脚就那么摆着
——而且也不要指望MCU内部的上拉电阻
2、没必要的情况下,不用外部高频晶振,尽可能采
用[内部RC振荡器维持运转+外部32768Hz晶振定时+软件修改振荡器微调寄存器控制速率]的做法,而且如果可能,连32768Hz晶体也换成类似速率的有源振荡器
3、用四层板,下面布屏蔽层,上面扣屏蔽罩
4、电源方面,供给MCU的那一道电源一定要用线性
稳压,而且不要用7805或者1117这类大路货色,同时滤波电容退藕电容滤波电感一个都不能少,同时,在对功
耗要求不严格的情况下,尽可能用稳压二极管为MCU供
电
5、在可能的情况下,尽量不把工控器件装在MCU板上,同时,MCU板对外通信尽可能采用差分方式(后面这半条可能会需要CPLD或若干高速422/485接口辅助)。
AVR单片机SPI通信的一种抗干扰方法

#mkfs.jffs2 /dev/mtd3
就是地址偏移量;Physical length of flash mapping是MTD 现在 m t d 3 被格式化为 J F F S 2 文件系统了。
从机方在开始一个数据组的传输前,需要查询 S S 引 脚的电位。 在该脉冲前沿出现之后,主机开始新的传输 之前,重新设置控制寄存器 S P C R ,并给 S P D R 写好准备 在传输开始时传给主机的数据。
3 实例程序
本例是一个工控设备中的两个模块:主控模块和监 视模块。二者的 C P U 都采用 A V R 的 A T 9 0 S 8 5 1 5 单片机。
SEI
;为更高优先的操作而开中断
IN T E M P 0 , S P D R ;接收数据
ST Y+,TEMP0
CPI YL,REPORT+8 ;一组完了吗?
BRCS TRNSX
……
;处理 REPORT 中收到的数据组
CLI
;(& & &)
TRNS1: SBIC PINB,4
;查询联络信号
RJMP TRNSY
复位。 此复位动作不仅会清除控制寄存器 S P C R ,同时 也会清除位计数。
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。
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。
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如何提高抗干扰性能
搞过产品的朋友都有体会,一个设计看似简单,硬件设计和代码编写很快就搞定,但在调试过程中却或多或少的意外,这些都是抗干扰能力不够的体现。
下面讨论一下如何让你的设计避免走弯路:
抗干扰体现在2个方面,一是硬件设计上,二是软件编写上。
这里重点提醒:在MCU设计中主要抗干扰设计是在硬件上,软件为辅。
因为MCU的计算能力有限,所以要在硬件上花大工夫。
看看干扰的途径:
1:干扰信号干扰MCU的主要路径是通过I/O口,一是影响了MCU的数据采集,二是影响内部其它寄存器。
解决方法:后面讨论。
2:电源干扰:MCU虽然适应电压较宽(3-5。
5V),但对于电源的波动却很敏感,比如说MCU可以在3V电压下稳定工作,但却不能在电压在3V-5。
5V波动的情况下稳定工作。
解决方法:用电源稳压块,做好电源的滤波等工作,提示:一定要在电源旁路并上0。
1UF 的瓷片电容来滤除高频干扰,因为电解电容对超过几十KHZ的高频干扰不起作用。
3:上下电干扰:但每个MCU系统在上电时候都要经过这样一个过程,所以要尤其注意。
MCU虽然可以在3V电压下稳定工作,但并不是说它不能在3V以下的电压下工作,当然在如此低的电压下MCU是超不稳定状态的。
在系统加电时候,系统电源电压是从0V上升到额定电压的,比如当电压到2V时候,MCU开始工作了,但这时是超不稳定的工作,极容易跑飞。
解决方法:1让MCU在电源稳定后才开始工作。
PIC在片内集成了POR(内部上电延时复位),这功能一定要在配置位中打开。
外部上电延时复位电路。
有多种形式,低成本的就是在复位脚接个阻容电路。
高成本的是用专用芯片。
这方面的资料特多,到处都可以查找。
最难排除的就是上面第一种干扰,并且干扰信号随时可以发生,干扰信号的强度也不尽相同。
但它们也有相同点:干扰信号也遵循欧姆定律,干扰信号偶合路径无非是电磁干扰,一是电火花,二是磁场。
其中干扰最厉害的是电火花干扰,其次是磁场干扰。
电火花干扰表现场合主要是附近有大功率开关、继电器、接触器、有刷电机等。
磁场干扰表现场合主要是附近有大功率的交流电机、变压器等。
解决方法:
第一点:也是最经典的,就是在PCB步线和元件位置安排上下工夫,这中间学问很多,说几天都说不完^^。
二:综合考虑各I/O口的输入阻抗,采集速率等因素设计I/O口的外围电路。
一般决定一个I/O口的输入阻抗有3种情况:
A:I/O口有上拉电阻,上拉电阻值就是I/O口的输入阻抗。
一般大家都用4K-20K电阻做上拉,(PIC的B口内部上拉电阻约20K)。
由于干扰信号也遵循欧姆定律,所以在越存在干扰的场合,选择上拉电阻就要越小,因为干扰信号在电阻上产生的电压就越小。
由于上拉电阻越小就越耗电,所以在家用设计上,上拉电阻一般都是10-20K,而在强干扰场合上拉电阻甚至可以低到1K。
(如果在强干扰场合要抛弃B口上拉功能,一定要用外部上拉。
)
B:I/O口与其它数字电路输出脚相连,此时I/O口输入阻抗就是数字电路输出口的阻抗,一般是几十到几百欧。
可以看出用数字电路做中介可以把阻抗减低到最理想,在许多工业控制板上可以看见大量的数字电路就是为了保证性能和保护MCU的。
C:I/O口并联了小电容。
由于电容是通交流阻直流的,并且干扰信号是瞬间产生,瞬间熄灭的,所以电容可以把干扰信号滤除。
但不好的是造成I/O口收集信号的速率下降,比如在串口上并电容是绝不可取的,因为电容会把数字信号当干扰信号滤掉。
对于一些检测开关、干簧管、霍尔元件之类的是可以并电容的,因为这些开关量的变化是不可能有很高的速率的,并一个小电容对信号的采集是没任何影响的。