摘 要：文章對單片機系統(tǒng)應對電磁干擾的問題提出了抑制電磁干擾的解決方案。并對電磁兼容對抗電磁干擾的措施做了全面分析，大大提升了單片機系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

關鍵詞：單片機；電磁干擾；解決方案；電磁兼容

0 引言

隨著電子產品的日益豐富，以計算機為代表的電子產品在日常生活中的應用中越來越廣泛。單片機系統(tǒng)是一個較復雜的電子系統(tǒng)，由于它所處的電磁環(huán)境較惡劣，因此單片機在工作中，系統(tǒng)經常受到內部和外部的干擾，而為了解決單片機受電磁的干擾，提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性，我們提出了單片機系統(tǒng)電磁兼容的解決方案。

1 電磁兼容的概述

電磁兼容是指在不損害信息的情況下，干擾信號可以與有用信號共同同在。換言之就是系統(tǒng)在預期的電磁環(huán)境下，在較強的電磁干擾環(huán)境下不受電磁干擾的影響，又對其環(huán)境周邊的設備不產生超出國家規(guī)定范圍的干擾值。所以要抑制電磁干擾源對單片機系統(tǒng)的影響 ，盡量減少系統(tǒng)對外產生的電磁輻射。

為了保證單片機系統(tǒng)具有很好的兼容性，縮短研制周期，降低成本，我們應該清楚電磁兼容的設計原則。它包括以下三個方面：（1）抑制噪聲源，從根本上消除或減弱噪聲的傳播；（2）盡量消除噪聲源與受干擾的系統(tǒng)之間的輻射；（3）提高系統(tǒng)中易干擾元件的抗干擾性，降低系統(tǒng)對電磁噪聲的敏感度。

2 電磁干擾的干擾源

當單片機含有以下三種系統(tǒng)時容易受到電磁干擾：1）單片機時鐘頻率很高，而且總線周期特別快的系統(tǒng)；2）包含有類似于大電流開關的系統(tǒng)；3）含有微弱模擬信號電路的系統(tǒng)。而這些系統(tǒng)往往又會因為受到電磁干擾源、耦合途徑、敏感設備等因素產生干擾。因此只要對其中任何一個因素進行有效的控制，就能解決電子干擾的問題，所以我們首先要找出單片機系統(tǒng)受電磁干擾的干擾源。

（1）在電磁環(huán)境中易受干擾的是單片機的低電平傳送信號，而影響信號的主要來源有系統(tǒng)中的電源、晶振、模擬電路和數(shù)字電路等。所以要在設計中尤其注意這些因素。

（2）電磁能量干擾是單片機系統(tǒng)受干擾的主要干擾源，而這種干擾源也可分為內部干擾源和外部干擾源。

1）內部干擾源。由印制電路和電板之間形成的相互干擾時內部電源干擾，內部電源干擾產生的原因是由于系統(tǒng)內部印制電路板設計走線不合理，元器件布局不正確及接地等。

2）外部干擾源。受電磁波和電磁場產生的干擾源是外部干擾。而他們主要是通過電源進入單片機系統(tǒng)。

3 抑制電磁干擾的措施

應對電磁干擾的措施有很多種，而一般的單片機應用系統(tǒng)中常用到的抗干擾措施有兩種，分別為硬件措施和軟件措施。而硬件抗干擾措施也是最容易最有效的措施，所以應優(yōu)先考慮。

3.1 硬件措施

（1）抑制干擾源。在整個系統(tǒng)中，可以采用并聯(lián)干擾源兩端電容，或在干擾源回路時采用串聯(lián)電感的措施，來解決干擾源的電壓或電流變化幅度較大，且維持的時間較短的問題。還可以采用屏蔽材料將電磁干擾源封閉起來，使其外部電磁場低于允許值，從而抑制干擾源。

（2）精選元器件。元器件是單片機系統(tǒng)的基本重要組成部分。為了確保整個系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，我們要合理并科學地選擇這些元器件，應該選用集成度高、抗干擾能力強、功耗小的先進電子器件。

（3）增加穩(wěn)壓器。受外部電磁的干擾主要是通過電源進入單片機系統(tǒng)，因此保證電源的質量，就可以降低電子干擾的一半幾率。所以可以給電源增加濾波電路或穩(wěn)壓器，從而最大可能減少集成電路對電源的影響。

（4）切斷干擾傳播路徑。還可以通過隔離把外來的干擾通道全部切斷，改善印制電路板的設計與布局，對防止噪聲的產生與傳播。通常采用屏蔽、隔離、接地等措施抑制干擾源的傳播。

3.2 軟件措施

采取上述硬件措施固然可以減少電磁干擾對單片機的影響，但由于電磁干擾信號產生的原因錯綜復雜，具有很大的隨機性和不可預見性，所以要采取一些軟件措施加以補充和彌補。

（1）開機自檢。開機自檢程序是為了保證程序在正式啟動或執(zhí)行過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)丟失或錯誤等及時重寫和更正。

（2）指令冗余技術。當單片機受到很強的干擾時，程序會脫離正常軌跡，出現(xiàn)指令PC值改變及操作碼放入錯誤等，采用冗余技術后，不僅可以使在錯誤軌道上的程序納入正規(guī)，而且還有助于消除隨機干擾，在很大程度上提高了其可靠性能。

（3）軟件或數(shù)字濾波法。軟件濾波法可以保證系統(tǒng)收集到數(shù)據(jù)精準度的提高。可以有效地解決周期性的干擾，很大程度地降低了系統(tǒng)隨機干擾對單片機造成的負面影響。數(shù)字濾法是通過不用增加硬件設備科多通道共用的程序?？梢詫Φ皖l信號濾波，具有很好的可靠性和穩(wěn)定性。

（4）“看門狗”是一種保護手段，單片機在經常受到電磁干擾的情況下，會產生程序無序執(zhí)行，較嚴重會進入無限死循環(huán)狀態(tài)而導致單片機死機?！翱撮T狗”的出現(xiàn)就是為了解決這個問題，它按照定時器初始化設定，是在程序出現(xiàn)跑飛的瞬間及時中斷并發(fā)出跳轉的指令，從而使程序進入正常軌道。

由此可見，要解決單片機受電磁干擾的問題，還需要硬件與軟件相互結合，彌補不足，才能保證單片機系統(tǒng)穩(wěn)定的正常運行。

4 結束語

為了保證單片機系統(tǒng)在電磁干擾情況下的正常運行，單片機系統(tǒng)的設計，就必須要考慮電磁的兼容性。而要實現(xiàn)這種兼容性，就要弄清干擾源，切斷傳播路徑，實現(xiàn)硬件與軟件的相結合。這樣既能提高單片機系統(tǒng)的可靠性，又能降低成本。

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作者簡介：余浪英（1967—），男，湖南長沙人，本科，研究方向：電子技術應用。