杜青臣++林憲旗++張文亮+馮倩

摘 要目前，單片機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，但在其應(yīng)用中易出現(xiàn)穩(wěn)定性和可靠性不高等問題，影響其正常運(yùn)行，因此，在應(yīng)用中必須要考慮單片機(jī)系統(tǒng)中的抗干擾技術(shù)。本文對(duì)干擾因素對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)造成的影響及影響單片機(jī)運(yùn)作的主要因素和干擾后果進(jìn)行了簡(jiǎn)單敘述，并對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的幾項(xiàng)抗干擾技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)敘述。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 抗干擾 方法

近年來，單片機(jī)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在我國工廠生產(chǎn)中占有非常重要的地位，在現(xiàn)在的高端家電、智能儀器以及日常生活中也發(fā)揮著非常重要的作用，但在諸多工業(yè)的應(yīng)用中，因其領(lǐng)域內(nèi)部本身存在較多且復(fù)雜的干擾因素，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)很多不可控制因素，嚴(yán)重影響系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重還會(huì)出現(xiàn)停止運(yùn)行的問題，因此如何增加單片機(jī)的抗干擾性或減少抗干擾因素是人們必須重視的問題

1 干擾因素對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)造成的影響

隨著我國科技水平的發(fā)展，單片機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用程度也不斷提升，如在某些自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)及儀表中的應(yīng)用，在其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大的同時(shí)，人們對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求也越來越嚴(yán)格，只有這樣才能有效保證生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。研究分析單片機(jī)的運(yùn)行過程，電磁干擾、浪涌干擾、放電干擾及高頻振蕩干擾這幾項(xiàng)都會(huì)影響單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行，這些因素會(huì)造成系統(tǒng)紊亂，出現(xiàn)取得數(shù)據(jù)不精確、圖像串?dāng)_、串色、聲音失真等問題，嚴(yán)重威脅系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2 影響單片機(jī)運(yùn)作的主要因素及干擾后果

影響單片機(jī)運(yùn)行的主要干擾源：

2.1 工業(yè)中電磁干擾

單片機(jī)的使用可有效提高工業(yè)生產(chǎn)的效率，但在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域必須要有充足的電力，因此附近會(huì)有大型電力傳輸設(shè)備，這樣就會(huì)存在高強(qiáng)度的電場(chǎng)或者磁場(chǎng)，同時(shí)加上一些自然磁波，如太陽磁波或者雷電磁波的影響，勢(shì)必影響到單片機(jī)的運(yùn)行，導(dǎo)致單片機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定，嚴(yán)重還會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)停止運(yùn)行。

2.2 單片機(jī)系統(tǒng)的供電干擾

工廠的運(yùn)行過程中，會(huì)用到較大功率的生產(chǎn)設(shè)備，這樣的設(shè)備一旦運(yùn)行后，需要充足的電力配備，因工廠每個(gè)設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間不同，導(dǎo)致工廠內(nèi)部電壓也一直會(huì)變化，有時(shí)處于用電高峰，或出現(xiàn)過壓、欠壓情況，這樣不穩(wěn)定電壓情況會(huì)嚴(yán)重單片機(jī)的運(yùn)行情況。

2.3 單片機(jī)系統(tǒng)的其他干擾

除了以上兩種干擾因素外，還有其他諸多因素，如生產(chǎn)中出現(xiàn)的噪音干擾、單片機(jī)元器件布局或者工廠電路設(shè)計(jì)等這些都會(huì)在一定程度上影響干擾單片機(jī)運(yùn)行。

3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的抗干擾技術(shù)

在實(shí)際運(yùn)行中，可以用到的有關(guān)單片機(jī)抗干擾技術(shù)主要分為兩種，一種為軟件技術(shù)，另一種為硬件技術(shù)。其系統(tǒng)設(shè)計(jì)大都也是包括軟件及硬件兩部分，硬件結(jié)構(gòu)在單片機(jī)抗干擾系統(tǒng)主要是發(fā)揮系統(tǒng)之外抵御大部分干擾的作用，軟件部分就是阻擋硬件系統(tǒng)抵抗下仍存在的干擾，可以說其為第二道抗干擾屏障。現(xiàn)按照這兩種設(shè)計(jì)部位的不同，將抗干擾技術(shù)敘述如下。

3.1 硬件部分的抗干擾技術(shù)

3.1.1 供電技術(shù)

供電技術(shù)主要是保障電路通暢，為使得電能保持穩(wěn)定防止因電源系統(tǒng)產(chǎn)生對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)造成干擾，可以應(yīng)用交流穩(wěn)壓器，這樣可以保證單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中不會(huì)出現(xiàn)電壓過大或者不足的情況，在使用時(shí)可以應(yīng)用隔離變壓器隔離高頻噪聲，應(yīng)用低通濾過器過濾工頻干擾，主機(jī)部分單獨(dú)供電與其他部門隔離開，應(yīng)用獨(dú)立的穩(wěn)壓電路供電，保證其不受其他部門的干擾，開關(guān)電源則提供剩余功率的供應(yīng)，必要情況下輸入輸出的供電可應(yīng)用DC-DC模塊來分隔。

3.1.2 接地技術(shù)

接地技術(shù)分為三類且呈傘狀接連在一起，其中一類為機(jī)殼地，其主要部分為箱體、機(jī)架等，其他的均為金屬質(zhì)地。部件共同接地，形成安全地帶。第二類為弱信號(hào)地，其是將系統(tǒng)中的小信號(hào)回路、控制以及其直流電源進(jìn)行連接，并將其與地進(jìn)行連接。第三類為功率地，其是通過將繼電器、電磁閥以及驅(qū)動(dòng)電源相連并放置在一塊，形成功率地。這種方式能增加電路功率，在功率增大時(shí)會(huì)干擾信號(hào)回路，產(chǎn)生噪聲源，因此不可以將其與工作地進(jìn)行連接。

3.1.3 屏蔽技術(shù)

其主要對(duì)電磁干擾的噪聲源進(jìn)行屏蔽，噪聲源主要是來自于強(qiáng)電設(shè)備、高頻電壓等的電磁波。該技術(shù)中的屏蔽體為金屬質(zhì)地，可以有效控制電磁波的干擾，其控制的方式分為吸收和反射兩種，在屏蔽體重用高導(dǎo)材料，可有效控制低頻電磁波，并且還會(huì)破壞屏蔽體中的電路系統(tǒng)，屏蔽磁場(chǎng)等可使用鋼、銅等材料。

3.1.4 隔離技術(shù)

該技術(shù)主要分為光電隔離和物理隔離兩種，前種的方式為隔斷兩個(gè)電路，讓其獨(dú)立分開，后將噪聲傳入到其他的電路中，讓光電隔離在光電耦合器中進(jìn)行，耦合器上的輸入與輸出絕緣沒有反饋，有效提升了單片機(jī)的抗干擾性。

3.2 軟件抗干擾技術(shù)

在單片機(jī)硬件干擾性足夠強(qiáng)大的基礎(chǔ)上，軟件抗干擾技術(shù)的實(shí)施也是不可缺少的。

3.2.1 指令冗余

單片機(jī)在被干擾后，通常會(huì)將操作的代碼運(yùn)行當(dāng)成指令代碼，使得整體程序出現(xiàn)錯(cuò)誤也就是單片機(jī)程序跑飛。如果程序跑飛到一個(gè)單字節(jié)指令時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)納入，但當(dāng)亂飛到兩字節(jié)時(shí)程序就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，三字節(jié)就更容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，而指令冗余就會(huì)在重要位置穿插單字節(jié)指令重新編輯有效單字節(jié)指令，使得程序正常運(yùn)行。

3.2.2 軟件陷阱

其主要是通過設(shè)置程序陷阱，迫使程序重新正常運(yùn)行。當(dāng)干擾信號(hào)將PC值改變，如進(jìn)入了非程序區(qū)，不管PC 指向哪一字節(jié)，都會(huì)將程序進(jìn)入到“陷阱”，后強(qiáng)迫程序進(jìn)入到復(fù)原狀態(tài)，重新返回到主程序。

3.2.3 “看門狗”技術(shù)

看門狗”技術(shù)、看門狗定時(shí)監(jiān)測(cè)都稱之為“看門狗”，這是一種比較常用的抗干擾技術(shù)，其運(yùn)行時(shí)間比較長，與已知的循環(huán)設(shè)定時(shí)間相比，如果時(shí)間一旦超出，檢測(cè)到系統(tǒng)步入死循環(huán)，該技術(shù)就會(huì)迫使程序返回到OOOOH入口，出現(xiàn)一段出錯(cuò)處理程序，將系統(tǒng)運(yùn)行至正軌。

單片機(jī)的運(yùn)用對(duì)我國工業(yè)發(fā)展有著非常重要的影響，但其易受到干擾影響，針對(duì)這一問題的抗干擾技術(shù)有很多種，我們必須要結(jié)合實(shí)際情況采用科學(xué)合理的抗干擾方法，以保證單片機(jī)可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

1.山東省科學(xué)院激光研究所 山東省濟(jì)寧市 272017

2.山東省現(xiàn)代光學(xué)儀器工程技術(shù)研究中心 山東省濟(jì)南市 250101endprint