單片機嵌入式系統的抗干擾技術研究

譚慶龍

【摘要】 單片機嵌入式系統中的一項十分關鍵的技術就是抗干擾技術，該項技術通常包含了兩個層面，分別是硬件層面的抗干擾技術和軟件層面的抗干擾技術。在單片機嵌入式系統中，必須實現軟件層面和硬件層面兩大層面抗干擾技術的有機結合，才能最大程度的提升系統的抗干擾能力。本文將分別從軟件和硬件兩個層面對單片機嵌入式系統的抗干擾技術研究進行介紹。

【關鍵詞】 單片機 嵌入式系統 抗干擾技術

單片機嵌入式系統在實際工作過程中經常會受到一些因素的干擾，從而影響其正常運行。一般而言，可能對單片機嵌入式系統產生干擾的主要由三種途徑，分別是空間干擾、通道干擾、供電干擾。這些干擾在在一定程度上會影響單片機嵌入系統的穩定性，造成系統數據采集出現較大的誤差、定時不準確、被控對象誤操作和狀態不穩定的問題出現。因此，有必要采取一定的抗干擾技術來避免這些不良后果的產生。下面分別從軟件和硬件兩個層面對單片機嵌入式系統的抗干擾技術研究進行介紹。

一、單片機嵌入式系統的硬件抗干擾技術

在單片機嵌入式系統中，硬件抗干擾技術在抵抗干擾的效果較為明顯。一般而言，其主要是通過對傳輸通道進行阻斷來實現減少干擾，抑制干擾源的目的。目前，較為常用的硬件抗干擾技術主要有電源抗干擾、屏蔽技術以及去耦技術等。現簡要介紹如下：

1.1電源抗干擾

在單片機中，電源是其必不可少的之能源裝置。單片機嵌入式系統為實現正常的運行，必須依靠電源為其提供持續不斷的能源。這個過程中不可避免的會將一些噪聲帶入到單片機嵌入式系統當中。對此，可以采用電源抗干擾技術來提升電源抗干擾能力。該技術主要是用以減少電源內部的脈沖干擾。一般而言采用的做法為將初級或次級線圈屏蔽層安裝在單片機嵌入式系統的電源變壓器上。同時，使用壓敏電阻并聯在電源的初次級可有效抑制尖峰浪涌電壓[1]。

1.2屏蔽技術

屏蔽技術顧名思義即為將單片機與可能會對其造成一定的電磁干擾的電場和磁場信號等進行隔離屏蔽。一般來講，采用的普遍做法為將單片機嵌入式系統放入金屬質地的箱體。通過金屬質地的箱體可以有效的阻斷電場和磁場對于系統的干擾，實現有效的屏蔽，從而較大程度的提高單片機嵌入式系統的抗干擾能力。

1.3去耦技術

去耦技術即為在單片機嵌入式系統安裝過程中設置去耦電容，形成去耦電路。通過這一一個過程，可以減少因沖擊電流造成的傳輸線路與供應系統能源的電源內阻產生壓降，由此出現對單片機嵌入式系統的干擾。原則上每個集成電路的電源和地之間都要加1 個去耦電容。在單片機嵌入式系統中，通過采用這一種方法的主要作用體現在兩個方面：一是可以降低旁路掉該器件的高頻噪聲；二是本集成電路的蓄能電容，提供和吸收該集成電路開、關門瞬間的充放電能量[2]。

二、單片機嵌入式系統的軟件抗干擾技術

在單片機嵌入式系統中，經常采用軟件抗干擾技術主要由如下幾種：

2.1 指令冗余技術

指令冗余技術主要是通過采用指令冗余的方法來將落在用戶工作程序ROM區內的跑飛的程序引導至正常軌跡上。一般而言，采用的指令主要包括重要指令冗余和NOP指令。同時，必須指出的是跑飛的程序是否指向程序運行區是是否選擇指令冗雜技術的前提條件[3]。

2.2 數字濾波技術

數字濾波技術中通常常見的濾波方法主要包括了：中值濾波、程序判斷濾波、復合數字濾波、算術平均值濾波、加權平均值濾波等。一般而言，這種抗干擾技術主要是針對數據采集系統通道中的于擾。通過采用數字濾波技術可以較好的確保信號的可靠性，避免干擾對有用信號的影響。同時，采用這種抗干擾方法可以不必增加硬件設備，在具備穩定性的同時，節約了成本。

2.3軟件陷井

當單片機嵌入式系統中跑飛的程序落在非程序區的時候，便可以采用軟件陷阱實現程序恢復正常。一般而言，我們認為所謂的軟件陷阱是指在非程序區設置一些攔截程序，將失控的程序引至復位入口地址0000H或處理錯誤程序的入口地址ERR，在此處利用LJMP指令，使程序走入正軌[4]。

結語：總之，單片機嵌入式系統中必須實現軟件層面和硬件層面兩大層面抗干擾技術的有機結合，才能最大程度的提升系統的抗干擾能力。本文嘗試從軟件和硬件兩個層面對單片機嵌入式系統的抗干擾技術研究進行介紹，并提出了必須在對干擾源進行深入分析的基礎上，在明確干擾性質前提下合理的采用軟件和硬件抗干擾技術，最終最大可能的避免干擾對單片機嵌入式系統穩定性的影響，使其能夠正常運行。

參 考 文 獻

[1]季照平.基于單片機ARM嵌入式技術的數控系統的開發研究[J].輕工科技，2015，11：47-48+68.

[2]高源.軟件抗干擾技術在煤礦用單片機測控系統中的應用[J].煤炭技術，2014，03：239-240.

[3]張建平.單片機系統抗干擾技術設計[J].廣播電視信息，2014，04：75-77.

[4]郝樹虹， 盛春玲， 李秋菊，等. 單片機嵌入式系統的抗干擾技術[J]. 中國新技術新產品， 2010（5）：22-22.