浅析51单片机抗干扰技术

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1、浅析51单片机抗干扰技术浅析51单片机抗干扰技术张吉祥（南京林业大学，江苏南京210037）摘要:51系列单片机在智能化仪表中的应用广泛。智能化仪表应用在工业生产现场时,同强电联系较多,受到严重的干扰。由于51系列单片机的指令系统是复杂指令集结构,致使其抗干扰性能不高，因此,研究抗51单片机抗干扰技术,是保证智能化仪表稳定可靠工作的必要前提。本文从软、硬件两方面探讨了51单片机抗干扰技术的应用。硬件方面的抗干扰技术和其他单片机或电子器件的抗干扰技术差不多，本文重点介绍了51单片机的软件抗干扰的技术。关键词:51单片机；智能化仪表；硬件抗干扰；软件抗干扰0前言　随着单片机在智能化仪表

2、领域应用愈来愈广泛,单片机应用系统的可靠性越来越成为人们关注的一个重要课题。单片机应用系统的可靠性是由多种因素决定的,其中系统的抗干扰能力是系统可靠性的重要指标。基于单片机的控制系统常常工作在恶劣的环境条件下。在这个环境中,存在着自然因素或人为因素产生的电磁能量。这些能量通过一定的途径进入单片机控制系统,产生了系统正常工作所不需要的信号,即干扰,从而影响了指令的正常执行,严重时会造成事故或控制失灵,使系统出现故障。由于51系列单片机的指令系统是复杂指令集结构,致使其抗干扰性能不高。为保证单片机控制系统稳定、可靠的工作,必须采用抗干扰措施。要提高单片机系统的抗干扰性能可以从硬件和软件

3、两个方面加以考虑。1硬件抗干扰设计1.1干扰形成的基本要素在电子系统设计中，应充分考虑并满足抗干扰性的要求。形成干扰的基本要素有三个：（1）干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：du/dt，di/dt大的11浅析51单片机抗干扰技术地方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟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器件的通路或媒介。典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。（3）敏感器件，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。 1.2抗干扰的基本方法抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰

4、源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能[1-2]。1.2.1抑制干扰源抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt，di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。 减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。抑制干扰源的常用措施如下：（1）继电器线圈增加续流二极管，消除断开线圈时产生的反电动势干扰。仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后，增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。（2）在继电器接点两端并接火花抑制电路（一般是RC串联电路，

5、电阻一般选几K 到几十K，电容选0.01uF），减小电火花影响。（3）给电机加滤波电路，注意电容、电感引线要尽量短。（4）电路板上每个IC要并接一个0.01μF～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，连线应近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电 容的等效串联电阻，会影响滤波效果。（5）布线时避免90度折线，减少高频噪声发射。（6）可控硅两端并接RC抑制电路，减小可控硅产生的噪声（这个噪声严重时可能 会把可控硅击穿的）。1.2.2切断干扰传播路径11浅析51单片机抗干扰技术按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件

6、的干扰。高频干扰噪声和有用信号的频带不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰 噪声的传播，有时也可加隔离光耦来解决。电源噪声的危害最大，要特别 注意处理。所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离，用地线把它们隔离和在敏感 器件上加蔽罩。切断干扰传播路径的常用措施如下： （1）充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好，整个电路的抗干扰就解决了一大半。许多单片机对电源噪声很敏感,要给单片机电源加滤波电路或稳压器，以减小电源噪声对单片机的干扰。 （2）如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离（3

7、）注意晶振布线。晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离起来。（4）电路板合理分区，如强、弱信号，数字、模拟信号。尽可能把干扰源（如电机，继电器）与敏感元件（如单片机）远离。 （5）用地线把数字区与模拟区隔离，数字地与模拟地要分离，最后在一点接于电源地。A/D、D/A芯片布线也以此为原则，厂家分配A/D、D/A芯片 引脚排列时已考虑此要求。  （6）单片机和大功率器件的地线要单独接地，以减小相互干扰。大功率器件尽可能放在电路板边缘。  （7）在单片机I/O口，电源