黃開平

摘 要：單片機在自動化流程中比較容易受到干擾，會影響微機測控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，有時還會對整個系統(tǒng)造成不利影響，因此，為了讓控制系統(tǒng)更穩(wěn)定更安全的運行，就要提高單片機的抗干擾能力，本文就單片機自動控制中抗干擾相關(guān)問題做出簡單分析，希望能為單片機的抗干擾能力的提高做出一些幫助，提高自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：單片機;抗干擾能力;問題探討

引言：單片機受到干擾可能會造成系統(tǒng)的自動化流程失控，主要的現(xiàn)象有：由于干擾的原因?qū)е孪到y(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確;干擾會造成數(shù)據(jù)采集的誤差較大;干擾可能會造成系統(tǒng)的控制失靈;干擾可能會造成控制系統(tǒng)的程序運行異常。這些基本都是由于單片機受到干擾而產(chǎn)生的一些不利現(xiàn)象，為了提高單片機的抗干擾能力，現(xiàn)如今，比較可靠的技術(shù)主要可以分為兩個方面，硬件抗干擾技術(shù)和軟件抗干擾技術(shù)。下面就單片機抗干擾能力做出一些簡單概述。

一、硬件抗干擾技術(shù)

硬件抗干擾技術(shù)主要是通過抑制干擾源來提高抗干擾的能力，這種技術(shù)主要是阻斷干擾傳輸通道，通過合理的布置以及有關(guān)參數(shù)的選擇，可以很好的抑制對系統(tǒng)的干擾。硬件抗干擾技術(shù)是一種比較常使用的技術(shù)，通過一定的硬件設(shè)計，可以有效的抑制大部分的干擾[1]。硬件抗干擾技術(shù)的主要措施有：盡量選取頻率低的微控制器;減小信號傳輸中的畸變;降低信號間的交叉干擾;合理的對元件進行布置分區(qū)等，如果可以有效的實施硬件抗干擾技術(shù)，就可以把絕大部分的干擾阻隔，雖然還會有小部分的干擾會對微機系統(tǒng)系統(tǒng)有一定的影響，這時就可以通過軟件抗干擾技術(shù)來實現(xiàn)對干擾的阻斷，這樣就可以有效的使微機受到的干擾能力變小，由此可以看出要想使微機的抗干擾系統(tǒng)成功的組建，需要硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)相結(jié)合才能實現(xiàn)。

二、軟件抗干擾技術(shù)

在微機測控系統(tǒng)中，軟件抗干擾技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛，主要是由于軟件抗干擾系統(tǒng)具有耗費資源少、靈活方便等優(yōu)點，在軟件抗干擾技術(shù)進行實施時，主要是通過對模擬器輸入的噪聲進行消除，當(dāng)程序出現(xiàn)混亂時使程序重入正規(guī)的方法。下面對機電軟件抗干擾技術(shù)進行簡單的概述。

（一）指令冗余

在CPU進行取令時，一般都是先對操作碼進行提取，然后再對操作數(shù)進行提取，這時，如果在一些地方插入單字節(jié)指令，或?qū)⒁恍﹩沃噶钪貙懢涂梢苑Q之為指令冗余。一般認(rèn)定在程序“跑飛”后會進某個代碼段中，這時可以在代碼段的指令中插入3個以上的nop空命令，這樣就可以實現(xiàn)對程序“跑飛”的控制，但是當(dāng)中斷程序出現(xiàn)干擾而使得“程序”跑飛，這時冗余技術(shù)將會失效，控制系統(tǒng)也不能正常工作。

（二）攔截技術(shù)

攔截技術(shù)就是將亂飛的程序引向制定的位置，然后通過一定的處理，使程序進入正軌，這個過程需要通過軟件陷阱來對亂飛的程序進行攔截，因此首先要設(shè)計合理的陷阱，通過對陷阱合理的擺放，才能對亂飛的程序進行有效的攔截。當(dāng)亂飛的程序進入非程序區(qū)時，指令冗余便會失效，不能對干擾進行一定抑制，因此，要通過一定的陷阱，將亂飛的程序控制住，然后進行及時的處理，這樣才能對干擾進行一定的阻礙。在對陷阱進行放置時，一般都會在未使用的EPROM中填寫0000020000[2]。最后一條填寫020000，這樣，當(dāng)亂飛的程序進入此區(qū)域時，就可以自動入軌。此外，在用戶程序區(qū)各模塊之間的空余單元中也可以設(shè)置陷阱指令，這樣也可以對亂飛的程序進行有效的攔截。當(dāng)使用的中斷因干擾而開放時，在對應(yīng)的中斷程序中設(shè)置軟件陷阱，就可以對中斷的錯誤進行及時的發(fā)現(xiàn)。在考慮到整個系統(tǒng)的容量，一般情況下，陷阱的設(shè)置不要太多，1K空間中有2～3個陷阱就可以對亂飛的程序進行有效的攔截。

（三）軟件“看門狗“技術(shù)

在失控的程序進入“死循環(huán)”時，一般都是采用“看門狗”技術(shù)來實現(xiàn)程序的正常運轉(zhuǎn)，通過對程序的運行時間進行不斷的檢測，可以發(fā)現(xiàn)程序循環(huán)時間是否正常，若程序的循環(huán)時間超過了最大循環(huán)運行時間，則可以認(rèn)定程序進入“死循環(huán)”，這時就可以通過“看門狗”技術(shù)進行處理[3]。“看門狗”技術(shù)可以通過硬件來實現(xiàn)，也可以通過軟件來實現(xiàn)，一般都是通過軟件來實現(xiàn)的，因為軟件“看門狗”可以減少系統(tǒng)自我修復(fù)的時間，而硬件“看門狗”基本都是通過復(fù)位的方式來實現(xiàn)對程序的處理，這樣耗費的時間相對較多。

三、單片機控制系統(tǒng)的抗干擾對策

（一）加強系統(tǒng)分析

要想實現(xiàn)對單片機控制系統(tǒng)的抗干擾工作，如果僅靠傳統(tǒng)的手段進行實施，不僅效果不會太好，還會有著很多的問題產(chǎn)生。在對單片機控制系統(tǒng)進行抗干擾的處理時，可以通過對系統(tǒng)分析層面進行入手，選擇合理的手段和方法。首先，可以通過對單片機控制系統(tǒng)運作的不同環(huán)境，進行合理有效的分析，對控制系統(tǒng)進行全面的掌握，以便于對出現(xiàn)問題進行有效的排查，保障整個控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定。其次，要對影響控制系統(tǒng)的干擾源和動態(tài)因素進行深入的研究，對控制系統(tǒng)的抗干擾進行全面的設(shè)計，從而使得單片機控制系統(tǒng)的抗干擾體系更加的豐富。

（二）數(shù)字輸入端的噪聲抑制

對于單片機控制系統(tǒng)的抗干擾工作，硬件抗干擾是一種比較有效的抗干擾方式，要想使單片機控制系統(tǒng)穩(wěn)定的運行，與硬件抗干擾的應(yīng)用有著非常密切的關(guān)系，如果硬件抗干擾系統(tǒng)維護的不到位，就會使得單片機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行受到影響。在對數(shù)字輸入端噪聲抑制的抗干擾進行合理的實施時，可以使整個系統(tǒng)的抗干擾能力大大提高，保障單片控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定的運行。首先可以在輸入端接RV濾波器和施密特集成電路，其中RC濾波器的時間常數(shù)要大于現(xiàn)場可能出現(xiàn)噪聲的最大脈寬，還要保證濾波器的時間常數(shù)小魚信號的寬度，這樣不僅可以有效的對噪聲進行抑制，也不會使信號丟失。在輸入端加上拉電阻，可以使系統(tǒng)的供電電源電壓提高，從而使輸入端的電平提高，使輸入端的噪聲容限更大。提高輸出低電平的噪聲容限，可以通過降低信號源內(nèi)阻的方法來實現(xiàn)，使用放大倍數(shù)為1的電壓跟隨器，可以使單片機控制系統(tǒng)的效用更加的明顯。

（三）外圍擴展存儲器的抗干擾

在對單片機控制系統(tǒng)的抗干擾進行實施時，應(yīng)該按照多元化的模式進行，單一技術(shù)手段的實施，雖然可以暫時性的對抗干擾能力提高有著明顯效果，但是長期的應(yīng)用，會使得控制系統(tǒng)的抗干擾能力下降，不利于單片機控制系統(tǒng)長期穩(wěn)定的運行。外圍擴展存儲器的抗干擾手段是促進單片機控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要組成部分，在實施外圍擴展存儲器的抗干擾手段時，首先要控制數(shù)據(jù)線、地址線、控制線的長度，讓其盡量變短，這樣能減少對地的電容。然后要加粗電源線和地線，走線時盡量要短，這樣才能使外圍擴展存儲器的抗干擾能力得到有效提升。

四、結(jié)語

對于單片機控制系統(tǒng)的抗干擾能力來說，要綜合考慮硬件和軟件技術(shù)想結(jié)合，這樣才能使得單片機控制系統(tǒng)的抗干擾能力得到有效加強，同時還要針對開發(fā)的成本和軟件的穩(wěn)定性去綜合進行考慮，選取合理科學(xué)的抗干擾方式方法，促使我國單片機控制系統(tǒng)更加的穩(wěn)定。我國在單片機控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計方面，正在不斷的改進，通過突破自身的局限性，現(xiàn)如今已經(jīng)取得了比較好的效果，相信通過我國對于單片機控制系統(tǒng)的不斷研究，我國的單片機自動控制系統(tǒng)的抗干擾能力會不斷的加強。

參考文獻：

[1]黃啟鋒，郭麗花，林有希，溫發(fā)林. 單片機控制系統(tǒng)軟件抗干擾方法的研究[J]. 中國農(nóng)機化學(xué)報，2016，37（02）：214-217+222.

[2]鄒超然. 單片機控制系統(tǒng)抗干擾設(shè)計[J]. 黑龍江科學(xué)，2019，10（02）：72-73.

[3]苑曉晨，武建偉，王新鑫，樊建勛. 單片機在自動控制系統(tǒng)中的可行性分析[J]. 湖北農(nóng)機化，2019（12）：84.