吳衛(wèi)國

江蘇自動(dòng)化研究所 江蘇連云港 222061

1 單片機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的干擾問題

工業(yè)生產(chǎn)單片機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，在生產(chǎn)過程中會(huì)遇到以下問題：①上位機(jī)發(fā)出信息、下位機(jī)單片機(jī)產(chǎn)生信息漏接/不能接收問題。②電機(jī)開啟后下位機(jī)單片機(jī)數(shù)據(jù)顯示為亂碼，不能正常顯示相關(guān)數(shù)據(jù)信息。③單片機(jī)顯示屏顯示器工作異常、無法正常啟動(dòng)，而且比較容易發(fā)生死機(jī)的現(xiàn)象，需重新復(fù)位恢復(fù)初始的狀態(tài)[1]。④單片機(jī)繼電器驅(qū)動(dòng)失靈。⑤系統(tǒng)被控對象操作失誤、單片機(jī)定時(shí)顯示不準(zhǔn)確等。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，單片機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可以確保產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率，避免受到電廠環(huán)境因素、磁場環(huán)境因素、四周溫度變化因素等所影響，反之則容易發(fā)生下位機(jī)無法接收上位機(jī)信息、單片機(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器，以及單片機(jī)顯示器不能顯示數(shù)據(jù)信息、死機(jī)等狀況。究其原因和單片機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)干擾有關(guān)，具體單片機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)干擾原因如下：

（1）電磁波因素干擾，空間電磁波干擾會(huì)對單片機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)作業(yè)質(zhì)量構(gòu)成直接影響，特別為單片機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)受到強(qiáng)烈的干擾，如果沒有及時(shí)應(yīng)用相關(guān)對策防護(hù)，會(huì)加大干擾信號(hào)的干擾范圍，對控制系統(tǒng)作業(yè)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

（2）電源因素干擾，系統(tǒng)作業(yè)期間單片機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)電源，多和其他設(shè)備使用相同的電源，所以其他系統(tǒng)作業(yè)期間電源電壓波動(dòng)非常大，趨于該種狀態(tài)下則會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾信號(hào)，這對單片機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)效益的危害較大[2]。電源引線過長輸電階段，容易發(fā)生感應(yīng)電動(dòng)勢，對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行造成不利影響，經(jīng)相關(guān)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)干擾中，80%左右干擾均為電源耦合。

（3）過程通道因素干擾，自動(dòng)控制系統(tǒng)模擬量、開關(guān)量輸入通道極其關(guān)鍵，通道中會(huì)形成干擾信號(hào)，對單片機(jī)的使用狀況構(gòu)成不利影響。因多種因素所致形成干擾信號(hào)，會(huì)對單片機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、使用造成不利影響，在第一時(shí)間通過相應(yīng)對策處理，有助于促使單片機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。

2 單片機(jī)自動(dòng)控制抗干擾問題的處理對策

單片機(jī)自動(dòng)控制抗干擾問題硬件處理方法：

（1）布線結(jié)構(gòu)的完善措施。自動(dòng)控制系統(tǒng)存抗干擾性能，而且抗干擾性能、布線結(jié)構(gòu)間的聯(lián)系密切，布線結(jié)構(gòu)設(shè)置合理，系統(tǒng)抗干擾能力則會(huì)隨之加強(qiáng)，為有效發(fā)揮出布線解耦股抗干擾方面能力，應(yīng)合理的調(diào)整布線結(jié)構(gòu)、分離強(qiáng)弱電，特別為布設(shè)交流電的時(shí)候需合理運(yùn)用分槽走線方法，對交流線、直流線捆綁處理，以此使得兩者距離布設(shè)更加合理，減少相互間所造成的干擾[3]。

（2）排除電磁干擾隱患。為提高自動(dòng)控制系統(tǒng)質(zhì)量、降低干擾，應(yīng)該選擇適合的設(shè)備、電源，建議選擇存在抗電磁、靜電屏蔽性能的隔離電源變壓器，對單片機(jī)電源、強(qiáng)電設(shè)備電源作以分離處理，以便為單片機(jī)提供電能。中央處理器和控制線配線的過程，選用導(dǎo)電性能較佳材料，以此降低外界信號(hào)所造成的干擾。除此之外，需要提高電源電壓的穩(wěn)定性，防止電壓產(chǎn)生畸變/毛刺情況，在濾波處理器位置安裝+5V的電源，電源線布設(shè)時(shí)候保持平行的狀態(tài)。為促使兩級(jí)電壓保持穩(wěn)定，應(yīng)將集成的穩(wěn)定塊安裝于系統(tǒng)，主要目的為確保電壓的穩(wěn)定，然后使用電源變頻器隔離變壓器，降低電源傳導(dǎo)所致干擾。

（3）加強(qiáng)接地抗干擾方面的性能。自動(dòng)控制系統(tǒng)電網(wǎng)、模擬地連接，比較發(fā)易于發(fā)生電網(wǎng)干擾問題，數(shù)字區(qū)域受到干擾影響比較明顯，如此一來單片機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)不能保持準(zhǔn)確，同時(shí)會(huì)對設(shè)備應(yīng)用情況造成不良影響。為提高單片機(jī)的應(yīng)用效果、安全，需要了解單片機(jī)接地的主要形式，當(dāng)信號(hào)頻率在10MHz以內(nèi)時(shí)經(jīng)單點(diǎn)接地形式處理，將端子和鄰近的接地點(diǎn)保持連接狀態(tài)；針對信號(hào)頻率＞10MHz情況來講，建議通過多點(diǎn)接地形式處理；信號(hào)頻率＜1MHz則需選用單點(diǎn)接地方法。

單片機(jī)自動(dòng)控制抗干擾問題軟件處理方法：

（1）看門狗技術(shù)處理要點(diǎn)。這項(xiàng)技術(shù)可對循環(huán)運(yùn)行城市加以監(jiān)控，如果時(shí)間超出預(yù)設(shè)循環(huán)時(shí)間會(huì)處于死循環(huán)的狀態(tài)，系統(tǒng)需使用強(qiáng)迫執(zhí)行方法送至入口位置。在此之后，實(shí)行識(shí)別使系統(tǒng)復(fù)位、達(dá)到運(yùn)行要求。這項(xiàng)技術(shù)存在不依賴性特征，所以能獨(dú)立完成各項(xiàng)工作，這一系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后能和CPU接觸，即為喂一次狗，兩者間接觸可證明自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行良好。CPU產(chǎn)生死循環(huán)情況，看門狗會(huì)在第一時(shí)間明確系統(tǒng)故障問題，然后加以復(fù)位處理。

（2）軟件陷阱技術(shù)處理要點(diǎn)。軟件陷阱技術(shù)即為攔截技術(shù)，可將發(fā)生錯(cuò)誤通過程序識(shí)別出來，然后傳輸于處理程序中的技術(shù)。該項(xiàng)軟件技術(shù)可對亂飛程序攔截處理，然后應(yīng)用相應(yīng)的對策處理，布設(shè)軟件陷阱的過程會(huì)在未應(yīng)用ROM空間、中斷向量區(qū)中運(yùn)用，比如：返回指令、跳轉(zhuǎn)指令，這一部分為執(zhí)行死角不能加強(qiáng)監(jiān)控，對執(zhí)行工作質(zhì)量構(gòu)成直接影響。

3 濾波技術(shù)處理要點(diǎn)

單片機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)期間，軟件濾波算法的使用能夠?qū)⒁恍┹斎胄盘?hào)干擾所致輸出控制錯(cuò)誤過濾，確保測控的質(zhì)量，這時(shí)便于為后期作業(yè)提供良好支持、促進(jìn)建設(shè)企業(yè)的整體發(fā)展。

4 結(jié)語

單片機(jī)受到干擾和四周環(huán)境、人為、電磁波、過程通道和電源等因素，均存在緊密的聯(lián)系。所以，會(huì)對單片機(jī)應(yīng)用構(gòu)成不同程度的影響，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮到抗干擾性能，以軟硬件方面加以完善，以此提高單片機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能，不斷完善自身不足，并確保單片機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定、安全。