单片机应用系统抗干扰技术分析

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1、本文分析了干扰对单片机应用系统产生的影响，采用硬件与软件相结合的抗干扰技术，从硬件设备和软件编程两个方面采取具体的抗干扰措施，并且同时完善系统监控程序，有利地确保了单片机应用系统可靠、安全运行。单片机应用系统抗干扰技术分析■广东省技师学院机电工程系鄢光辉白云生目前单片机广泛应用在工业自动化、生产过程控制、智能仪器仪表等领域，大大提高了产品的质量和生产效率。但是，测控系统结构设计、元器件安装、加工工艺和外部电磁环境条件，以及单片机的软件设计方面等，对系统的可靠性与安全性构成了极大的威胁。单片机测控系统必须长期稳定、可靠

2、运行，否则将导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，甚至造成巨大损失。硬件抗干扰是主动的，而软件抗干扰是被动的。分析硬件与软件相结合的抗干扰技术，从软、硬两个方面给出具体的抗干扰措施。RAM、外扩RAM、E2PROM中的数据都有可能受到外界干扰而变化。控制系统失灵单片机输出的控制信号通常依赖于某些条件的状态输入信号和对这些信号的逻辑处理结果。若这些输入的状态信号受到干扰，引入虚假状态信息，将导致输出控制误差加大，甚至造成控制失灵。程序运行失常外界的干扰有时导致机器频繁复位而影响程序的正常运行。若外界干扰导致单片机程序计

3、数器PC值的改变，则破坏了程序的正常运行。由于受干扰后的PC值是随机的，程序将执行一系列毫无意义的指令，最后进入“死循环”，这将使输出严重混乱或死机。影响应用系统可靠、安全运行的主要因素来自系统内部和外部的各种电磁干扰，以及系统结构设计、元器件安装、加工工艺等。这些因素对单片机系统造成的干扰后果主要表现在以下几个方面：测量数据误差加大干扰侵入单片机系统测量单元模拟信号的输入通道，叠加在测量信号上，会使数据采集误差加大，甚至干扰信号淹没检测的一些微弱信号，如人体的生物电信号等。影响单片机RAM存储器和EPROM等在单片

4、机系统中，程序及表格、数据存在程序存储器EPROM或FLASH中，避免了这些数据受干扰破坏。但是，对于片内分析硬件干扰形成的因素和传播的途径1.形成硬件干扰的基本因素有三个：①干扰源。指产生干扰的元件、设备和信号，如雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟、感性负载、晶闸管等都可能成为干扰源；②传播路径。指干扰从干扰源传播到敏感元件的通路或媒介。典型的干扰传播路径是通过导线的传2006年第5期电气技术57硬件抗干扰技术干扰对单片机应用系统的影响产品与应用用，而双胶线有抵消电磁感应干扰的作用。开关信号检测线和模拟信号检测线

5、可以使用屏蔽双胶线，来抵御静电和电磁感应干扰；特殊的干扰源也可以用屏蔽线连接，屏蔽了干扰源向外施加干扰。(4)印制电路板（PCB）的设计必须遵守PCB设计原则，并应符合抗干扰设计的要求。①关键器件放置。电路板合理分区，如强、弱信号，数字、模拟信号，干扰源尽可能远离敏感元件。器件布置应把相互有关的器件尽量放得靠近些，这样可以获得较好的抗噪声效果，如CPU复位电路、硬件看门狗电路要尽量靠近CPU相应引脚；易产生噪声的器件、大电流电路等应尽量远离逻辑电路，如有可能，应另外做电路板。②D/A、A/D转换电路要特别注意地线的正

6、确连接，否则干扰影响将很严重。D/A、A/D芯片及采样芯片均提供了数字地和模拟地，分别有相应的管脚。在线路设计中，必须将所有器件的数字地和模拟地分别相连，但数字地与模拟地仅在一点上相连。③可以采用屏蔽保护，屏蔽可用来隔离空间辐射。对噪声特别大的部件（如变频电源、开关电源）可以用金属盒罩起来以减少噪声源对单片机的干扰，对容易受干扰的部分，可以增加屏蔽罩并接地，使干扰信号被短路接地。④电路板上每个IC要并接一个0.01～0.1μF高频电容，以减小IC对电源的影响。注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于

7、增大了电容的等效串联电阻，这会影响滤波效果。布线时避免90°折线，减少高频噪声发射。(5)电子线路设备正确良好的接地也是抑制干扰噪声的重要方法。良好的接地可以在很大程度上抑制系统内部噪音耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。①在低频电路中，因寄生电抗的影响不大，常采用一点接地，以减少地线造成的地环路。在高频电路中，寄生电抗的影响不容忽视，要采用多点接地，以避免各接地点之间的耦合。②应用系统中数字地导和空间的辐射；③敏感元件。指容易被干扰的对象，如A/D、D/A变换器，单片机，数字IC，弱信号放大器等。2.干

8、扰窜入应用系统的主要途径有三条：通过电磁波辐射窜入系统的空间进行干扰；通过输入输出的通道进行干扰；电源的干扰。3.硬件干扰的耦合方式主要有五种：①直接耦合，比如干扰信号通过电源线侵入系统。采用去耦电路，能很有效地抑制此种形式的干扰；②公共阻抗耦合，发生在两个电路电流有共同通路的情况，常采用设计电路时使干扰源与被干扰对象间没有公共阻抗的方法来防止