綜述單片機應用系統抗干擾技術

摘 要:作為單片機應用系統設計過程中的一個重要的環節，抗干擾技術，不但包括硬件抗干擾技術，同時包括軟件抗干擾技術。這兩種抗干擾技術相結合能最大限度的避免系統受到干擾，即使系統受到干擾后也能在最短的時間內恢復正常運行，保障系統長期穩定的工作。

隨著經濟的發展，單片機的應用領域也越來越廣泛，如工業自動化、智能儀器儀表、電器、生產過程控制甚至醫學工程等各個領域。這不但有效的提高了產品的質量，同時也大大提高了生產效率。但是，由于同一電力系統中的各種電器設備通過磁或電的聯系緊密相連，互相影響，這對單片機系統的安全性和可靠性來說是個很大的威脅。單片機的測控系統必須穩定、可靠、安全，一旦控制誤差增加，不但會毀壞系統的靈敏性，有些時候甚至能給系統造成巨大的損失。因而，研究單片機應用系統的干擾因素是完全有必要的。

1干擾對單片機應用系統的影響

單片機應用系統的安全性和可靠性不但受系統內部因素的影響，同時也受到系統外部的各種電氣的干擾，同時，元器件選擇、安裝、制造工藝和系統結構設計也會對單片機應用系統造成干擾。這些因素對單片機系統造成的不良后果主要可以歸納為以下幾個方面。

1.1 測量數據誤差加大

一旦單片機系統測量單元模擬信號的輸入通道被干擾侵入，同時疊加在測量信號上，會加大數據采集的誤差。尤其是當檢測一些微弱的信號時，干擾情況尤其嚴重，這個時候測量的數據的誤差比平時大好幾倍。

1.2 數據受干擾發生變化

在單片機應用系統中，數據、程序及表格存儲在程序儲存器EPROM中，這樣就避免了這些數據受到干擾甚至被破壞。然而，外擴RAM和片內RAM中的數據比較容易收到外界的干擾，進而發生變化，給系統造成程序狀態改變、控制失靈、數據產生誤差，甚至還有可能改變計數器/定時器的工作狀態，諸如此類等等。

1.3 程序運行失常

有時候外界的干擾會導致機器設備頻繁的復位，這會影響程序的正常運行。如果單片機程序計數器PC值因為受到外界的干擾而發生改變，那么程序的正常運行則得不到保障，甚至會被破壞。我們都知道，受干擾后的PC值不是固定的而是隨機的，這將會導致程序混亂無章。那么這時程序會執行一系列沒有任何意義的指令，程序進入“死循環”，這時輸出的結果會出現嚴重的混亂，情況嚴重時甚至會死機。

1.4 控制系統失靈

單片機輸出的控制信號一般都依賴于在某些條件的狀態下的信號和這些信號的邏輯處理結果，如果這些輸入狀態的信號受到干擾，那么這些信號的邏輯處理結果也會出現偏差，同時引入虛假的狀態信息，直接加大了輸出信息控制誤差，甚至會引起控制失常，這對單片機應用系統的影響都是極大的。

2單片機應用系統的硬件抗干擾技術

在設計系統時，首選的抗干擾措施就是硬件抗干擾技術。它不僅能有效的阻斷干擾傳輸通道，同時還能有效的抑制干擾源。以下是幾種常用的硬件抗干擾措施:

2.1 抑制電源干擾

直流電源是單片機各個系統中的各個單元都會使用到的電源，同時，直流電源一般都是市電電網的交流電經過整流、穩壓、變壓、濾波后才產生的，因而系統容易受到電網上的各種電流的干擾。此外，交流電源共享，各種電子設備之間也會因為電源的共享而相互干擾，所以抗干擾技術中一項很重要的任務便是直電源的干擾。具體有三類:電源線中的高頻干擾、感性負載產生的瞬間噪音和晶閘管通斷時的干擾。供電電力線相當于一個接收天線，可以接收到廣播電臺、電弧、雷電等輻射的高頻干擾信號，然后通過電源變壓器初級耦合到次級，這樣就會造成對單片機系統的干擾。與此同時，當大容量的感性負載被切斷時，會產生很大的電壓變化率和電流，瞬變噪音干擾將會形成，這將成為干擾電磁的主要形式。晶閘管通斷時產生的干擾主要表現在晶閘管通斷時電流變化率增至極大，瞬間將會產生一個高次諧波的大電流，這個大電流會產生一個巨大的壓降，這時電網電壓會出現一個缺口，這種畸變了的電壓波形含有高次諧波，可以向空間輻射或通過傳導耦合，從而會干擾其他電子設備。除了這個之外，還有可能會導致電壓瞬時跌落或者電網電壓波動產生干擾等等。

2.2 元器件與單片機的選擇

隨著電子設備的發展，市場上可供選擇的元器件種類也越來越多，有些元器件極易受到干擾，有些元器件可以用但是性能不高，因為在選擇關鍵元器件的時候，比如RAM、鍵盤掃描控制器和譯碼器等時，最好選擇那些口碑好、性能比較穩定的工業級產品。

在選擇單片機的時候，不僅僅要考慮存儲容量和硬件配置，更應該選擇那些抗干擾效果極強的單片機，這樣才能達到事半功倍的效果。外時鐘是一種對系統的內外都能產生較大的干擾的高頻噪聲源，因此，只要需求能得到滿足，我們都應該選擇頻率低的單片機。

3單片機應用系統的軟件抗干擾技術

由于干擾信號產生的原因十分復雜，并且干擾因素具有很大的隨機性，所以盡管采取了硬件抗干擾措施，也不能保障系統完全不受內部和外部因素的干擾。因此，在以硬件抗干擾技術為基礎的同時，同時采取軟件抗干擾技術作為一種補充措施，能更好的防止系統被干擾。由于軟件抗干擾技術具有耗費低、靈活方便并且使用簡單等特點，在系統中應用廣泛。軟件抗干擾技術可分為數字濾波方法、輸入信號重復檢測方法、輸出端口數據刷新方法、軟件攔截技術和“軟件看門狗”技術等等。

4結語

單片機應用抗干擾技術不但包括硬件抗干擾技術，同時也包括軟件抗干擾技術，軟件抗干擾技術又包括數字濾波方法、輸入信號重復檢測方法、輸出端口數據刷新方法、軟件攔截技術和“軟件看門狗”技術等等。硬件抗干擾技術和軟件抗干擾技術的結合，能及時有效的避免干擾的發生。因此，隨著經濟技術的發展，鑒于單片機抗干擾技術的重要性，我們更要注重對抗干擾技術的研究。

參考文獻

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