单片机抗干扰技术

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1、单片机抗干扰技术近年來，单片机在工业自动化、生产过程控制、狎能仪器仪表等领域的应用越來越广泛，大大捉高了产品的质量，有效地提高了生产效率。但是，测控系统的工作环境往往复杂、比较恶劣，尤其是系统周围的电磁环境，这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、可靠运行，否则将导致控制课差加大,严重时会使系统失灵，甚至造成巨大损失。木文主要介绍了单片机应用系统在工业现场中的干扰來源和这些干扰产生的影响，通过参考相关文献资料,并结合亲身经验，从软、碾件两个方面给出具体的解决方法及其应用。关键词：单片机，应用系统，抗干扰技术，緩件设计，软件设计第1章单片机

2、应用系统中的干扰单片机由于其优异的性能价格比，被广泛地应用于各个领域。在工业控制、医疗器械、通讯等场合，对单片机的可靠性的要求越來越高。随若单片机种类越來越多，其功能越來越完善，换件的设计也变得越來越简单。但在实验室里设讣的控制系统，在安装、调试后完全符合设讣要求，但把系统宣入现场后，系统常常不能够正常稳定地工作。产生这种情况的原因主耍是现场环境复杂和各种各样的电磁干扰，所以单片机应用系统的可靠性设讣、抗干扰技术的应用变得越來越重要了。1.1干扰的主要来源工业现场环境屮干扰是以脉冲的形式进入单片机系统的，其主要的渠道冇三条，即空间干扰，供电系统干扰，过程通道干扰。空间

3、干扰多发生在高电压、大电流、高频电磁场附近,并通过静电感应，电磁感应等方式侵入系统内部：供电系统干扰是由于电源的噪声干扰所引起的；过程通道干扰是干扰通过前向通道和后向通道进入系统。干扰一般沿各种线路侵入系统。系统接地装置不可靠，也是产生干扰的重要原因；各类传感器，输入输出线路的绝缘损坏均有可能引入干扰。1.2干扰产生的后果各种干扰一旦侵入单片机应用系统，将使系统无法正常运行，甚至造成重大损失。干扰产生的后果，归纳起來，可概括为如下几个方面：1、数据采集误差的加大当干扰侵入单片机系统的前向通道叠加在信号上，会使数据采集误差増大，特别是前向通道的传感器接口是小电压信号输入

4、时，此现象会更加严重。2.程序运行失常程序运行失常又可分为如下几种情况：1）控制状态火灵：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误差加大，造成逻辑状态改变，最终导致控制失常。2）死机：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。若外界十■扰导致单片机程序计数器PC值的改变，破坏程序正常运行。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。3、系统被控对象误操作由于干扰的影响使单片机内部程序指针错乱，指向了其它

5、地方，运行了错误的程序；RAM中的某些数据被冲乱或者特殊寄右器的值被改变，使程序计算结果错误；或中断误触发，使系统进行错误的中断处理，都有可能使单片机对系统被控对象产生误操作。4、被控对象状态不稳定锁存电路与被控对彖间的线路（包括驱动电路）受十■扰，从而造成被控对彖状态不稳定。5、定时不准当干扰使单片机内部程序指针错乱，使中断程序运行超出定时时I'可，以及RAM中计时数据被冲乱，使程序计算出错误的结果等，都将彩响单片机定时的准确性。6、数据发生变化在单片机应用系统中，苗于外部RAM是可读写的，在干扰的侵入下，RAM中数据有可能发生改变，虽然ROM能避免干扰破坏，但单片

6、机片内RAM以及片内各种特殊功能每存器等状态都有可能受干扰而变化，甚至EEROM中的数据也可能谋读写，使程序计算出错误的结果。针对以上出现的问题，木文分别从碾件和软件两个方面來探讨一些提高单片机应用系统抗干扰能力的方法。第2章单片机应用系统的硬件抗干扰技术硕件抗干扰技术是系统设计时首选的抗干扰措施，它能有效抑制干扰源，阻断干扰传输通道。木章简耍介绍常用的硬件设计抗干扰措施。2.1元器件与单片机的选择现在市场上出售的元器件种类繁多，有些元器件可用但性能不佳，有些元器件极易受到干扰，因此在选择关键元器件如译码器、键盘扫描控制器、RAM等时，最好选用性能稳定的工业级产品。单

7、片机的选择不光考虑攸件配置、存储容量等，更要选择抗干扰性能较强的单片机。当前的单片机种类繁多，AVR系列单片机抗干扰能力较强是被一致公认的，因此在设计过程中，应尽可能选择该系列的单片机。外时钟是髙频的噪声源，对系统的内外都能产生干扰，因此在满足需要的前捉下，选用频率低的单片机是明智之举。防止从电源系统引入干扰，可采取交流稳压器保证供电的稳定性，防止电源的过压和欠压。使用隔离变压器滤掉高频噪声，低通滤波器滤掉工频干扰。采用开关电源并提供足够的功率余量，主机部分使用单独的稳压电路，必要时输入，输出供电分别采用DC-DC模块隔离，以避免各个部分相互干扰。2