如何解决单片机的抗干扰问题

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关于单片机在嵌入式系统应用中抗干扰措施分析

关于单片机在嵌入式系统应用中抗干扰措施分析
2 . 1 电源 干 扰
然后 ,再对感应体进行接地处理 ,操作 时候 也要特别注意 ,不 能将 其混淆成接地环路 ,对于消除静 电干扰这是最为直接有效 的方法 。 最后 ,将强 电流负载 电路和计算机弱 电流 电路进行接地时 ,一定要 把它们的接地点分清 ,不 能混淆 ,同时采用粗铜线把地线和箱底地

3 . 3输入输 出抗干扰措施 想要对可能进入主机系统进行有效地干扰 ,在输入输 出信号上 可 以做一些改进 ,比如加上 电藕合器来对信号进行隔离 ,这样 的话 就可 以把主机部和前 向、后向通道和与其余部分之 间的电路关系有 效切断 。利用单片机来进 行长线 的信 号传输 时,一定 要记得使用双 绞线 ,因为使用双绞线可 以对系统 的抗 噪声 能力进行有效 的提 高, 同时要注意 的是 ,针对传输路线一定要做到 匹配 阻抗 ,也就是要给 传输线的始端配置 串联 电阻,末端配置 并联 电阻,这样才是科学有 效 的匹配 ,才更加有利于系统的抗干 扰能力 的提高 。 3 . 4采用看 门狗技术 利用好看 门狗技术 ,可 以有 效避 免程序在进行运 行时出现死循 环的情况 。看 门狗技术分为两种 :一种是硬件看 门狗 ,一种是软件 看 门狗 。硬 件 看 门狗 主 要 是 借 助 定 时 器 , 当主 程 序 进 行 运 行 时 ,在 所定时间到达之前对定时器进 行复位 处理, 一旦有死循环现象 出现 , 即使是在所定时 间之后 ,同样会对 定时器进 行复位 ,这样就对程序 的运行进行 了强而有力 的监控 。软件看 门狗有着和上 述相似 的工作 原理 ,它在程序存储器拥 有的空余地址 里填 充满 统一 的跳转指令 , 当死循环现象出现 ,程序指针就会转 向这些地址 ,这些程序就被强 制跳转到程序的开始处 ,也可 以是其他 完成程序跳转 的地址 ,这样 就使程序和死循环发生分 离。这就是经 常说 的软件 陷阱,它具有非 常 明显的效果,所 以在实际中广泛被使用。 4结束语 通过对分析单 片机 嵌入 式系 统常 见的几种 干扰源 ,针对 不同的 干扰源我们就可 以采取不 一样 的抵抗措施 ,做 到对症 下药 诚然 , 不 同的系统 出现 的干扰情 况也 是不尽相 同的,系统在 适应 性能和精

单片机系统抗干扰技术措施

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。

单片机抗干扰问题

单片机抗干扰问题

单片机抗干扰问题
刚接触单片机就用的是P89LPC系列飞利浦(现为NXP)C51系列单片机,做了几个掌握板都用在低压380V配电柜内,很稳定。

最近用LPC2132做了套掌握板,也用在低压配电柜内,结果四周的接触器一动作,尤其是跳开时,掌握板频繁死机。

以前听说过抗干扰问题,但没遇到过,上网查了资料,问题缘由一般归结为电路设计问题和单片机抗干扰力量差。

PCB设计问题对高频电路来说影响大,工频应当是影响不大。

借鉴网友“经典”的测试方法,拿个接触器放到掌握板旁,接线圈的引线放到单片机四周,不断地接通和断开接触器线圈,单片机编个简洁的LED闪耀程序,还是用P89LPC938测试,当用内部振荡器时,毫无影响,使用外部晶振时,就会消失影响,间或LED不闪了,再干扰几下,又接着闪了。

LPC2132只能用外部晶振,测试结果是频繁彻底死机,不会消失停止闪耀又会恢复的现象。

改用有源晶振后,抗干扰力量有所增加,同样的测试,间或死机。

再加些别的措施,正常条件下应当能用,还需测试。

配电柜内掌握板必需牢靠工作,掌握着外部电动机和电动阀,看门狗在这种条件下是不能用的,复位了,设备就停了。

1。

单片机应用系统抗干扰问题的解决方案

单片机应用系统抗干扰问题的解决方案

般来讲 , 干扰进 入测 控 系统后 , 所造 成 的影 响
大致有 以下几 个方 面 :
㈩ 数据 采 集 错 误 加 大 。特 别 是 当传 感 器 接 1使
loP e e t ey ,d ih ic e s s t c u a y a d sa i t fa p iain s se wo k l i f ci l  ̄ le n r ae he a c r c n t b ly o p lc to y tm r 3 v i

S O s e k t a 0 o t D a h ts ^-
w r d s nn c nl i i e ni l at— ar i o t pl a o yt ae ei igt ho  ̄ mpo dete ni jnm ̄ fh api tnss m. g e o , v ry e ci e K 3.rs S M(ig c i】 ni a ̄ig Sf a ; r r ei ;D t cl co e ̄0d : C s l h ;a t—J nn ; ot r Pc a ds n a ol tn n ne p n we  ̄m g a ei
机应 用 中的 重要 环 节 。在 单 片 机 应 用 系统设 计 中,通 过 硬 件 和 软 件 设 计 都 可 以解 决 干 扰 问题 , 但软件 解 决 方案 ,更 经 济 、更 有 效 ,它 可 以提 高 应用 系统的 I 作 准 确 性 、工 作稳 定性 :即利 用
软 件 设 计 技 术 ,奎 面提 高 应 用 系统 的 抗 干 扰 能 力 。
可靠性等方面都具有相 当重要 的作用 。因此 , 软件 的抗干扰设计与硬件 的抗 干扰设计一样 , 是单片机 应用系统中不可缺少的一项重要内容。

单片机系统抗干扰浅析

单片机系统抗干扰浅析

生产一线单片机系统抗干扰浅析文⊙罗小红(衡东县职业中专学校)摘要:在实验室研制并通过调试的单片机系统,将其置入现场后,往往出现这样或那样的问题,系统变得不稳定,影响其正常工作。

产生这种情况的原因主要是由于所在环境中各种干扰造成的,以致单片机系统的可靠性由多种因素决定的,而系统抗干扰性能就成为系统可靠性的重要指标。

因此,单片机应用系统中抗干扰问题也就成为设计应用中重要的课题。

关键词:单片机系统;干扰来源;抗干扰技术单片机由于其优异的性能价格比,在过程控制、运动控制、智能仪表、医疗器械等各个领域的应用越来越深入和广泛,有效地提高了生产效率和经济效益。

然而,单片机系统工作时,可能出现这样或那样的问题,使系统变得不稳定,影响正常工作。

产生这种情况的原因主要是由于所在环境中各种干扰造成的,以致单片机系统的可靠性由多种因素决定,而系统抗干扰性能就成为系统可靠性的重要指标。

因此,单片机应用系统中抗干扰问题也就成为设计应用中重要的课题。

一、单片机干扰来源及后果干扰用数学语言描述为d u/dt ,d i /dt ,雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。

典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。

敏感器件有A/D 、D/A 变换器,单片机,数字I C ,弱信号放大器等。

(一)干扰的分类按产生的原因分有放电噪声、高频振荡噪声、浪涌噪声。

按传导方式可分为共模噪声和串模噪声。

按波形可分为持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等。

(二)干扰的耦合方式干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道才对测控系统产生作用的。

耦合方式是通过导线、空间、公共线等,主要有:1、直接耦合。

这是最直接、最普遍的一种方式。

比如干扰信号通过电源线侵入系统。

对于这种形式,最有效的方法就是加入去耦电路。

2、公共阻抗耦合。

常常发生在两个电路电流有共同通路的情况。

为了防止这种耦合,通常在电路设计上就要考虑。

使干扰源和被干扰对象间没有公共阻抗。

AVR单片机SPI通信的一种抗干扰方法

AVR单片机SPI通信的一种抗干扰方法
在普通单片机的同步串行通信中, 从机一方完全依 靠主机提供的位同步时钟来工作, 没有单独的 “群同 步” 机制。 因此一旦时钟信号线上出现干扰, 有可能使 从机的位计数发生差错。结果是从机一方的字节界限和 主机一方发生错位。 这种错位会一直持续下去, 无法恢 复, 造成恶性后果。大多数的应用程序中,数据传输中 间的空闲时间往往较长,因而在这一段时间中, 时钟信 号线上受到干扰的可能性也相对较大。 还有,如果主机 和从机程序不同时开始加电运行,也有可能一开始字节 界限就有错位。
#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。

单片机系统软件抗干扰设计

单片机系统软件抗干扰设计

单片机系统软件抗干扰设计【摘要】本文主要讨论了在基于单片机的测控系统中,如何通过软件抗干扰设计,提高系统稳定运行的可靠性和安全性。

【关键词】冗余;软件陷阱;中断;程序监视定时器0 引言随着单片机测控系统越来越复杂,工作环境的干扰也越来越严重。

面对环境恶劣的工业现场,大量的干扰源虽然不会造成单片机系统硬件的破坏,却常常会侵入系统破坏数字信号的时序,更改单片机寄存器内容,导致程序在地址空间内“乱飞”,或者陷入死循环。

因此,要保证新型微控制器的可靠性、安全性,就必须在提高硬件可靠性的基础上,在程序设计中采取措施,通过软件技术增强系统的稳定运行。

由于程序设计灵活,节省硬件资源,所以软件抗干扰设计越来越引起人们的重视。

下面,就以MCS-51系列单片机为例,讨论在基于单片机的测控系统中,主要应用的软件抗干扰设计。

1 指令冗余设计“指令冗余”就是在程序关键的地方人为插入一些单字节指令,或将有效单字节指令重写。

它是使程序从“乱飞”状态恢复正常的一种有效措施,其前提条件要求PC指针必须指向程序运行区,且必须执行到冗余指令。

正常情况下CPU取指令过程是先取操作码,再取操作数,当指令计数器PC受到干扰出现错误时,程序便脱离正常轨道“乱飞”,导致CPU把一些操作数当作操作码来执行,从而引起整个程序的混乱。

NOP指令的插入是指令冗余设计的一种主要方式,由于MCS-51的所有指令不超过3个字节,且多为单字节指令,所以通常是在双字节指令和三字节指令后插入两个字节以上的NOP指令。

这样即使程序“乱飞”落到操作数上,由于空操作指令NOP的存在,就避免了后面的指令被当作操作数执行,使程序自动纳入正轨。

此外,在对于程序流向控制起决定作用(如RET、ACALL、LJMP等)或对系统工作状态起重要作用(如SETB等)的指令后面,插入两条NOP指令或重复写入该指令,也可迅速将乱飞程序纳入正轨,确保这些重要指令的正确执行。

2 软件陷阱的设计当乱飞的程序进入非程序区,冗余指令便失去作用。

单片机系统抗干扰的主要措施

单片机系统抗干扰的主要措施
能。
, 抑制干扰源的 干扰作用
针对不同干扰源采取相应措施来抑制干扰 作用。如给电机加滤波电路, 在继电器接点两 端并接火花抑制电路以减少电火花影响; 继 电器线圈增加续流二极管, 来消除断开线圈时 产生的反电动势干扰, 可控硅两端并接RC 抑 制电路, 减小可控硅产生的噪声. 系统中加入 气体放电管等元件使它们与抗共模和抗差模干 扰的电感配合使用, 防止雷击千扰。
科技资讯 SCI〔 NCE & TECHNOLOGY ‘ NFORMATION
35 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 对噪声千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, 使得双绞线具有抵消电磁感应干扰的能 力。屏蔽双绞线杭千扰的能力更强, 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效果。如 需进一步提高抗千扰能力, 可与光电祸合器联 合使用或者使用平衡输入接收器和输出的驱动 器。为了避免信号的反射和回波, 需要在接收 端接人终端匹配电阻。而由于光纤是电绝缘
屏蔽 。
程序区(如E ROM 中未使用空间), P 则指令冗余 失效, 这时常采用设置软件陷阱的方法使其恢 复正常。所谓软件陷阱就是用一条引 导指令强 行将捕获的程序重新引人它的复位入口 主 处,
要安 在 排 未使用的中 断区、 用的E ROM 未使 P
空间、程序运行区及中断服务程序区。 4 . 2 软件 “ 看门狗“技术 当失控的程序进入 “ 死循环” 通常采用 , “ 看门狗”技术使其 脱离 “ 死循环” 。以 MC于5 为例, 1 它有2 个定时器TO和Tl , 可用 这2个定时器来对主程序的运行进行监控。如 用定时器功 监视定时器T I , 用定时器T l 监视 主程序, 主程序监视定时器TO, 采用这种环形 结构的软件 “ 看门狗”具有良 , 好的抗干扰性

单片机应用系统的抗干扰

单片机应用系统的抗干扰
口与噪声源之间应加隔离 ( 增加 订形滤波电路 ) 。
() 晶振布线 。晶振与单 片机弓脚尽量靠近 , 3注意 l 用地线把
时钟区隔离起来 , 晶振外壳 接地并 固定 。 () 4 电路板合 理分 区, 如强、 弱信号 , 数字 、 模拟信号 。 可能 尽 把干扰源( 电机 、 电器 ) 如 继 与敏感元件( 如单 片机 ) 远离 。
() 1继电器线 圈增加续流二极 管 , 消除断开线 圈时产生的反
电动势 干扰 。 仅加续流二极管会使继电器 的断开时间滞后 , 增加 稳压二极管后继 电器在单位时间内可动作更多的次数。
3 . 提高敏感器件的抗 干扰性能 提高敏感器件的抗 干扰性能是指敏感器 件应尽量减少对干
田 设 一 与 _ 27 l - 理 维 0 №1 0
维普资讯
单片机应用 系统 的抗干扰
黄 岩
摘要 阐述单片机应 用 系统干扰 的来源及后 果, 从理论上分析 了单 片机 系统抗干扰 的措施 ; 介绍 了当程序运行混乱时, 使程序
抗干扰 硬件 软件 B ’
重入正轨在软件设 计上应 采取 的抗干扰方法。 关键词 单 片机 中图分类号 T 2 P
源和被干扰对象间没有公共 阻抗 。
() 3 电容耦合 , 又称电场耦合或静 电耦合。是 由于分布 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 电磁感应而 产生 的耦合 。 () 5 漏电耦合 。这种耦合是纯 电阻性的 , 在绝缘不好时就会
发生 。
( 噪声严重 时可能会把可控硅击穿 ) 。
干扰用数学语言描述为 d /td &, ud,U 雷电 、 继电器 、 可控 硅 、 电机 、 高频时钟等都 可能成为干扰源。 典型的干扰传播路径是通 过导线的传导和空间的辐射。敏感器件有 AD、 / / DA变换器 , 单

单片机应用系统的抗干扰技术设计方案

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。

单片机的干扰因素及抗干扰措施

单片机的干扰因素及抗干扰措施

隔离 , 传输线采用屏蔽线, 屏蔽线在单片机壳一端接地; 可在电源的人端并联两
个 电容进 行滤 波 和去 耦 ; 尽 可能 使采 样周 期是 交流 5 0 I - I Z工 频 的整数 倍 ; 术 消除传 输线上 的反 射 ‘
流, 形成瞬变的噪声 电压 。
按传导方式可分为: 共模噪声和串模噪声。 按波形分为: 持续正弦波、 脉冲电压、
脉冲序 列 等等 。 1 . 1 单 片机 系统的 主要 干扰原 因
用 金属 板 、金属 网或 金属盒 构 成 的屏 蔽 体 能有效 地抑 制 电磁 波的 干扰 , 屏 蔽体 以反射 方式 和吸 收方 式来消 弱 电磁 波 , 从而 形成对 电磁 波的屏 蔽作 用 。 抑 制低频 电磁波干 扰的最有 效的 方法 是选用 高导磁 材料作成 的屏 蔽体 , 使 电磁
给单 片机应 用 电路 加接 交流 稳压 器 、低通 滤波 器 , 电源变压 器 加原 副端
声干扰。 这种干扰不仅能产生 电磁场, 而且还可能击穿电路中晶体管
1 . 1 . 3噪声 电压 干 扰 在直流 电源 回路 中, 负载的 变化会 引起 电源 噪声 , 例 如在数 字 电路 中 , 当电 路从 一 个状 态转 变 为另 一种 状态 时 , 就 会在 电源 线上 产生 一 个很大 的 尖峰 电
[ 关键 词] 单 片 机 抗 干扰 中图分 类号 : T P 3 6 8 . 1 文献 标识 码 : A 一 文章 编号 : 1 0 0 9 ~ 9 1 4 x ( 2 O 1 4 ) o 3 — 0 6 0 7 — 0 2
随着 现代微 电子 技术 的迅猛 发展 , 单 片机 以期体 积小 、 价格 低 、 智 能化 高、 价格 便 宜 , 进而 得到 了广 泛的应 用 , 在应 用的 同时对其 可靠 性 的要求 也越来 越 高, 而抗 干扰是 决定可靠 性高 低的重要 指标之 一 。 但是 , 由单 片机 构成 的工控 装

单片机抗干扰措施

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

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。

单片机应用系统抗干扰设计

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。

单片机抗干扰措施

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

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

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

浅谈单片机系统抗干扰设计中的若干问题

浅谈单片机系统抗干扰设计中的若干问题
和 D C 节 省 光 耦 和 单 片 机 资源 ; A , () 频 I 3低 / O信 号选 用普通 光耦 , T P 2 如 L 5 1系列 , 高频 I / O 信 号选 用 高速 光耦 , 6 17等 。 如 N3
(0 关键 的信 号线应 尽量 加粗 , 在两侧 布地 线 隔离保 1) 并
理地 大面积分布地线 ,在外 来干扰信号到达敏感元器件 之前 , 就流入地 线。 () 2 元器件 布局 要合 理分 区 : 字 电路部 分 、 拟 电路 部 数 模
分 、 率驱动部分 ( 功 如功 率 管 、 电器 等) 继 。 () 振 应 尽 可 能 靠 近 单 片机 , 线 要 短 ; 可 能 用 地 线 包 3晶 引 尽 围振 荡 电路 , 体 外 壳 接 地 ; 荡 电 路 下 面 不 要 再 走 其 他 信 号 晶 振 线 。通 常 的时 钟 电路 如 图 6所 示 , 据 图 3 图 6 笔 者 推 荐 单 根 和 , 片 机 电 源 和 时 钟 电路 采 用 图 7所 示 的 布 线 方 法 ( 5 系 列 为 以 1 例 ) 。
好 不 要 用 电解 电 容 。
() 置 不 用 的 单 片 机 引 脚 应 置 为 输 出 , 可 以通 过 I 电 7闲 也 K 阻 接 V C( 拉 ) G D( 拉 ) 闲置 不 用 的运 放 正 输 入 端 接 C 上 或 N 下 ;
5 光 耦 的应用 . 4
() 入输 出信 号采用 光耦进行 传输 , 是大家 都熟 知的 1输 这
号 。这 种 情况 下 ,应 在 时钟 信号 线上 适 当增 加缓 冲 器 ( 如 7H 0 4 C 4等) 帮助去除输 入噪音信 号。 , () 则上每个 I 5原 c器 件应加 1 01F去耦 电容 , 不到 个 .u 做 时 , 少 4 5 I 加 1 去 耦 电容 。 耦 电 容应 尽 量 靠 近 I 最 ~ 个 C应 个 去 C 的 V C和 G D引脚 , C N 应选高频特性好 的独石或陶瓷电容。 () 线 路 板 上 电源 进 线 处加 lF和 1 u 6在 u 0 F去 高 频 电容 , 最
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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。

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