重慶郵電大學(xué)光電工程學(xué)院 張相國 余洸浩 高 威

淺談單片機(jī)抗干擾技術(shù)

重慶郵電大學(xué)光電工程學(xué)院 張相國 余洸浩 高 威

隨著時代的發(fā)展，單片機(jī)的用途越來越廣，在各個領(lǐng)域中起到的作用也越來越明顯。但單片機(jī)系統(tǒng)因受各種干擾而產(chǎn)生的不利影響可能會給實際的工業(yè)生產(chǎn)中造成一些不必要的損失。為了加強(qiáng)單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本文分析了單片機(jī)系統(tǒng)的不同干擾源及其解決方案，最大化的減小干擾源對單片機(jī)產(chǎn)生的不利影響，提高單片機(jī)的利用效率。

抗干擾技術(shù)；單片機(jī)；方法；分析

1 引言

由于單片機(jī)具有優(yōu)秀的嵌入性、強(qiáng)大的計算能力以及低廉的價格等特點，使得其在工業(yè)領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用。但隨著科技的進(jìn)步，各行各業(yè)也對單片機(jī)的可靠性與穩(wěn)定性也提出了更高的要求。而且在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，由于現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，干擾因素較多，我們就需要利用單片機(jī)抗干擾技術(shù)的相關(guān)知識來提高整個單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾能力，這對于單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作有著十分重大的意義。本文針對常見的單片機(jī)干擾源以及相應(yīng)的抗干擾技術(shù)進(jìn)行分析研究，以提高目前單片機(jī)抗干擾技術(shù)的水平。

2 干擾源種類及其產(chǎn)生的后果

2.1 常見的干擾源

在當(dāng)今時代的工業(yè)生產(chǎn)中，干擾源對單片機(jī)系統(tǒng)的影響主要是以脈沖的形式進(jìn)行的。常見的干擾源主要可分為兩類：其一是外部對單片機(jī)系統(tǒng)的干擾，比如環(huán)境中各種電器設(shè)備受到的雷電、電磁波、開關(guān)設(shè)備的干擾以及電視廣播對鄰近電子設(shè)備的干擾等；另一類則是系統(tǒng)內(nèi)部對自身產(chǎn)生的干擾，如互感、自感、電路間的相互干擾以及感性負(fù)載切換時產(chǎn)生的干擾等。

2.2 干擾對單片機(jī)系統(tǒng)的影響

當(dāng)今時代單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用深入到我們?nèi)粘Ｉ钪械姆椒矫婷妫瑢μ嵘覀兩钯|(zhì)量提供了很大的幫助。但當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)受到干擾源的干擾時，無論是內(nèi)部干擾還是外部干擾，都會對整個系統(tǒng)產(chǎn)生很多不利的影響。這些干擾不僅會導(dǎo)致單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部程序的運(yùn)行產(chǎn)生紊亂，而且還會使單片機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示錯誤、數(shù)據(jù)采集誤差大以及接收外部控制失靈等故障，嚴(yán)重影響了工業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

3 單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)

3.1 抗干擾技術(shù)概述

對于工業(yè)生產(chǎn)中的單片機(jī)系統(tǒng)，主要有兩種抗干擾技術(shù)：硬件抗干擾技術(shù)和軟件抗干擾技術(shù)。利用這兩種技術(shù)，我們可以構(gòu)造出抗干擾系統(tǒng)的硬件部分與軟件部分，從而達(dá)到為單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾的目的。其中，硬件抗干擾部分主要負(fù)責(zé)將干擾源對系統(tǒng)的干擾置于系統(tǒng)之外，這是單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾的第一道屏障；軟件抗干擾部分主要負(fù)責(zé)針對系統(tǒng)硬件抗干擾結(jié)構(gòu)未能抵抗的干擾，我們稱之為單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾的第二道屏障。

3.2 硬件抗干擾技術(shù)

（1）抗電磁場干擾技術(shù)：選擇具有良好導(dǎo)電性能的金屬制作屏蔽盒，同時對其進(jìn)行接地處理，保證在屏蔽盒中的電力線不能夠?qū)ν獠慨a(chǎn)生影響，而且屏蔽盒也不會被外部的電力線穿透，這樣就可以對干擾源起到有效的抑制作用[1]。

（2）接地技術(shù)：通過接地來減弱對單片機(jī)系統(tǒng)干擾的方法通常有以下三種：第一種方法是將系統(tǒng)電路里的小信號回路與直流電源的GND連接在一起；第二種方法是將系統(tǒng)里的繼電器與驅(qū)動電源的GND連接在一起；第三種方法就是把數(shù)字地與模擬地分開。

（3）光隔離技術(shù)：所謂光隔離技術(shù)，指的就是利用半導(dǎo)體光電耦合器進(jìn)行有效的隔離，這樣將會使系統(tǒng)具有較高的絕緣電阻和輸入阻抗，可減弱尖峰脈沖和電磁場感應(yīng)對系統(tǒng)所帶來的干擾。

（4）電路板抗干擾設(shè)計：將電路板上易受環(huán)境干擾的元器件集中焊接在某一區(qū)域并加以屏蔽，并且將發(fā)熱元件與熱敏元件隔離開，這樣能夠有效增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。另一方面，為了減少平行導(dǎo)線之間產(chǎn)生的相互干擾，應(yīng)盡量減少大環(huán)形電路的出現(xiàn)，減小導(dǎo)線包圍的面積從而達(dá)到降低電磁干擾的目的。

3.3 軟件抗干擾技術(shù)

（1）軟件陷阱抗干擾技術(shù)：軟件陷阱抗干擾技術(shù)主要是通過軟件陷阱的抗干擾引導(dǎo)設(shè)置，來對系統(tǒng)程序運(yùn)行中的干擾作用進(jìn)行避免和控制，保證單片機(jī)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行[2]。所謂的軟件陷阱，其實是一個來自系統(tǒng)程序的引導(dǎo)指令，它可以對系統(tǒng)程序進(jìn)行捕獲，然后將捕獲程序引導(dǎo)到復(fù)位地址處，從而提高系統(tǒng)程序的可靠性。

（2）指令冗余抗干擾技術(shù)：指令冗余抗干擾技術(shù)主要指在整個抗干擾的系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)中，在對于系統(tǒng)程序流向以及系統(tǒng)運(yùn)行工作狀態(tài)具有決定性作用的指令執(zhí)行處，處理一些空操作指令。目前，指令冗余抗干擾技術(shù)已經(jīng)在單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用中得到實現(xiàn)，比如MCS-51為了減小失控指令對系統(tǒng)運(yùn)行造成的不利影響便使用了指令冗余抗干擾技術(shù)。

但是在使用這種軟件抗干擾技術(shù)的時候，我們應(yīng)該注意不能在單片機(jī)系統(tǒng)程序區(qū)隨意設(shè)置軟件陷阱，一般來說，軟件陷阱設(shè)置在系統(tǒng)程序區(qū)指令串的斷點處是一種比較好的選擇。比如我們可以將其設(shè)置在JMP.RET指令中，這樣處理所帶來的好處就是我們可以將出現(xiàn)“跑飛”程序這種現(xiàn)象所帶來的干擾降到最低。

4 結(jié)論

除了上文介紹的幾種硬件抗干擾技術(shù)和軟件抗干擾技術(shù)，常用的單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾技術(shù)還有很多種，我們應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況在不同的場合使用合適的技術(shù)來將干擾降到最小。

總而言之，在單片機(jī)越來越廣泛的應(yīng)用中，對單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾技術(shù)進(jìn)行深入的研究是十分有意義的，這不僅可以幫助提高單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的效率和穩(wěn)定性，更是能夠幫助我們在工業(yè)生產(chǎn)中減少不必要的資源浪費(fèi)和損失，具有十分積極的作用。

[1]黃詩江．試析單片機(jī)應(yīng)用中的抗干擾技術(shù)與方法[J]．通訊世界,2015(03)：196-197．

[2]劉瑜．試析單片機(jī)應(yīng)用中的抗干擾技術(shù)與方法[J]．?dāng)?shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2013(01)：25+27．

With the development of era，the application of SCM becomes wider and wider，and the role of SCM becomes more and more obvious in various fi elds.But the adverse effects of the SCM system that caused by various interference may cause some unnecessary losses in actual industrial production.In order to enhance the stability of the SCM system，this paper analyzes different interference sources of the SCM system and the solutions to reduce the adverse effects that caused by the interference sources mostly，which will improve the utilization eff i ciency of SCM.

Anti-interference technology；SCM；Method；Analysis