王嬌 等

摘要：單片機控制系統(tǒng)的工作環(huán)境基本上都是在機械設備中或者是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，工作環(huán)境比較惡劣，干擾源也比較多。因此設計單片機控制系統(tǒng)時，抗干擾是一個不能回避的問題。本文主要對單片機控制系統(tǒng)的抗干擾設計的要點進行了分析。

關鍵詞：單片機控制系統(tǒng) 抗干擾 設計要點

隨著單片機在智能儀表、生產(chǎn)過程控制以及工業(yè)自動化等系統(tǒng)當中的廣泛應用，在各項控制功能能夠得到很好的滿足之后，為了使系統(tǒng)能夠投入到實際應用當中，那么單片機的安全性和可靠性就要提高。但是在工業(yè)現(xiàn)場的條件比較惡劣，經(jīng)常會受到電磁設備啟動、停止以及電源波形畸變等因素的影響，就會產(chǎn)生一定的干擾。在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，干擾源會對單片機的硬件及軟件造成一定的損壞，對單片機的軟件運行造成的影響尤為嚴重。所以在設計時就應該找準單片機控制系統(tǒng)抗干擾的設計要點，然后進行一定的改進，保證單片機控制系統(tǒng)的優(yōu)越性能夠充分發(fā)揮。

1 單片機控制系統(tǒng)干擾源分析

1.1 單片機控制系統(tǒng)自身存在的干擾源。對元器件的布局不是很合理、元器件的質量較差以及元器件之間的連線不合理等原因都會造成控制系統(tǒng)自身的干擾源，這種自然擾動稱為噪音。

1.2 現(xiàn)場環(huán)境的干擾源。電磁干擾主要就是通過電場或者磁場進入到控制系統(tǒng)。電場途徑的干擾實質其實就是電容性的耦合干擾，干擾信號在進入控制系統(tǒng)時候主要通過導線或者分布電容；磁場途徑的干擾實質其實就是互感性的耦合干擾，干擾信號在進入控制系統(tǒng)時主要通過導線或者電路之間的互感耦合。

2 單片機控制系統(tǒng)硬件方面的抗干擾設計要點

2.1 對電源干擾進行抑制。在選擇電源和設備的時候應該要盡量選擇那些質量比較好的，對于動力線、控制線以及電源線要進行分別配線；要為+5V的電源設置多級的濾波處理器，而且在架設電源線時應該平行；可以用隔離變壓器來阻隔大量電源傳導的干擾，也可以采用濾波器來使設備的干擾傳導降低同時還能夠吸收尖峰電壓；針對電源變壓器，輸入線和輸出線可以采用雙絞線，然后通過可靠接地屏蔽來抑制共模干擾，也可以在電源輸入的一端串接LC濾波電路，然后增加設置變比為1：1，而且?guī)в衅帘螌拥母綦x變壓器等。

2.2 對布線結構進行優(yōu)化。在進行布線的時候應該要將弱電和強電分開，特別是針對交流電，應該要盡量采用分槽走線的方式，要分開捆扎交流線和直流線。對于分離信號地和模擬地，要讓它們單點接地，盡量在大面積的銅覆蓋電路板以及信號連接線路當中采用屏蔽線；底線應該要盡量加粗，這樣干擾因素的抵御能力才能夠提高。

2.3 對地線干擾的抑制。因為在單片機控制系統(tǒng)當中，模擬地直接連接電網(wǎng)，這樣很容易引起電網(wǎng)的干擾，而數(shù)字地含有的高次諧波和輻射作用也比較大，如果信號頻率在1-10MHz，可以采用單點接地方式；如果信號頻率在1MHz以下的話，可以采用單點接地；信號頻率在10HMz以上的話，應該采用多點接地方式。在接地的時候應該要采用專門的接地線。

2.4 對光電進行隔離。通過光電耦合器來對信號出入通道和中央處單元進行有效的隔離，這樣可以在發(fā)光二極管的作用下，讓系統(tǒng)的輸入信號轉換成光信號，然后又在光敏三極管的作用下轉換成電信號，這樣對于通道過程干擾就能夠起到有效的抑制作用，同時還能夠有效的對火地和信號地進行隔離。

3 單片機控制系統(tǒng)軟件方面的抗干擾設計要點

如果只是采用硬件抗干擾措施不能對所有波段干擾進行抑制，仍然會有一些干擾入侵到控制系統(tǒng)當中，所以就非常有必要采用軟件抗干擾措施。單片機控制系統(tǒng)在完成采集數(shù)據(jù)以及其他一些功能的時候主要還是依靠程序來執(zhí)行的。任何一個比較細小的故障，都有可能會使得程序跑飛或者是進入到死循環(huán)，這樣就會對單片機控制系統(tǒng)帶來非常嚴重的后果。軟件抗干擾的主要特點就是設計比較的靈活，可靠性也比較好以及能夠節(jié)省硬件資源等。那么在進行程序設計的時候就可以采用下面這樣幾種方法：

①軟件濾波算法。采用這種算法可以很好的過濾掉大部分因為輸入信號干擾而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)采集錯誤。

②指令冗余技術。如果單片機受到干擾的影響，程序的寄存器就會指向錯誤的字節(jié)，將操作數(shù)當成操作碼，這樣程序就會出錯。只要在三字節(jié)或者雙字節(jié)指令后面加入單字節(jié)指令或者是重寫單字節(jié)指令就能夠讓PC回到正軌。

③設置軟件陷阱。當亂飛的程序進入到非程序區(qū)的時候，指令冗余技術也沒有作用，這個時候就需要設置軟件陷阱。

4 結束語

在單片機控制系統(tǒng)健康發(fā)展和凸顯優(yōu)勢的過程當中，干擾問題的存在是制約的主要因素。為了能夠保證單片機控制系統(tǒng)的抗干擾能力能夠進一步的提高，那么就需要對硬件和軟件的抗干擾措施進行有效的融合，使得單片機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、自動化以及智能化能夠提高，最終保證單片機控制系統(tǒng)能夠健康的發(fā)展。

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