淺談單片機抗干擾技術

重慶郵電大學光電工程學院 張相國 余洸浩 高 威

淺談單片機抗干擾技術

重慶郵電大學光電工程學院 張相國 余洸浩 高 威

隨著時代的發展，單片機的用途越來越廣，在各個領域中起到的作用也越來越明顯。但單片機系統因受各種干擾而產生的不利影響可能會給實際的工業生產中造成一些不必要的損失。為了加強單片機系統的穩定性，本文分析了單片機系統的不同干擾源及其解決方案，最大化的減小干擾源對單片機產生的不利影響，提高單片機的利用效率。

抗干擾技術；單片機；方法；分析

1 引言

由于單片機具有優秀的嵌入性、強大的計算能力以及低廉的價格等特點，使得其在工業領域得到了越來越多的應用。但隨著科技的進步，各行各業也對單片機的可靠性與穩定性也提出了更高的要求。而且在實際的工業生產中，由于現場環境復雜，干擾因素較多，我們就需要利用單片機抗干擾技術的相關知識來提高整個單片機系統的抗干擾能力，這對于單片機系統的正常工作有著十分重大的意義。本文針對常見的單片機干擾源以及相應的抗干擾技術進行分析研究，以提高目前單片機抗干擾技術的水平。

2 干擾源種類及其產生的后果

2.1 常見的干擾源

在當今時代的工業生產中，干擾源對單片機系統的影響主要是以脈沖的形式進行的。常見的干擾源主要可分為兩類：其一是外部對單片機系統的干擾，比如環境中各種電器設備受到的雷電、電磁波、開關設備的干擾以及電視廣播對鄰近電子設備的干擾等；另一類則是系統內部對自身產生的干擾，如互感、自感、電路間的相互干擾以及感性負載切換時產生的干擾等。

2.2 干擾對單片機系統的影響

當今時代單片機系統的應用深入到我們日常生活中的方方面面，對提升我們生活質量提供了很大的幫助。但當單片機系統受到干擾源的干擾時，無論是內部干擾還是外部干擾，都會對整個系統產生很多不利的影響。這些干擾不僅會導致單片機系統內部程序的運行產生紊亂，而且還會使單片機系統出現數據顯示錯誤、數據采集誤差大以及接收外部控制失靈等故障，嚴重影響了工業生產的正常運行。

3 單片機系統的抗干擾技術

3.1 抗干擾技術概述

對于工業生產中的單片機系統，主要有兩種抗干擾技術：硬件抗干擾技術和軟件抗干擾技術。利用這兩種技術，我們可以構造出抗干擾系統的硬件部分與軟件部分，從而達到為單片機系統抗干擾的目的。其中，硬件抗干擾部分主要負責將干擾源對系統的干擾置于系統之外，這是單片機系統抗干擾的第一道屏障；軟件抗干擾部分主要負責針對系統硬件抗干擾結構未能抵抗的干擾，我們稱之為單片機系統抗干擾的第二道屏障。

3.2 硬件抗干擾技術

（1）抗電磁場干擾技術：選擇具有良好導電性能的金屬制作屏蔽盒，同時對其進行接地處理，保證在屏蔽盒中的電力線不能夠對外部產生影響，而且屏蔽盒也不會被外部的電力線穿透，這樣就可以對干擾源起到有效的抑制作用[1]。

（2）接地技術：通過接地來減弱對單片機系統干擾的方法通常有以下三種：第一種方法是將系統電路里的小信號回路與直流電源的GND連接在一起；第二種方法是將系統里的繼電器與驅動電源的GND連接在一起；第三種方法就是把數字地與模擬地分開。

（3）光隔離技術：所謂光隔離技術，指的就是利用半導體光電耦合器進行有效的隔離，這樣將會使系統具有較高的絕緣電阻和輸入阻抗，可減弱尖峰脈沖和電磁場感應對系統所帶來的干擾。

（4）電路板抗干擾設計：將電路板上易受環境干擾的元器件集中焊接在某一區域并加以屏蔽，并且將發熱元件與熱敏元件隔離開，這樣能夠有效增強系統的抗干擾能力。另一方面，為了減少平行導線之間產生的相互干擾，應盡量減少大環形電路的出現，減小導線包圍的面積從而達到降低電磁干擾的目的。

3.3 軟件抗干擾技術

（1）軟件陷阱抗干擾技術：軟件陷阱抗干擾技術主要是通過軟件陷阱的抗干擾引導設置，來對系統程序運行中的干擾作用進行避免和控制，保證單片機系統的安全可靠運行[2]。所謂的軟件陷阱，其實是一個來自系統程序的引導指令，它可以對系統程序進行捕獲，然后將捕獲程序引導到復位地址處，從而提高系統程序的可靠性。

（2）指令冗余抗干擾技術：指令冗余抗干擾技術主要指在整個抗干擾的系統設計實現中，在對于系統程序流向以及系統運行工作狀態具有決定性作用的指令執行處，處理一些空操作指令。目前，指令冗余抗干擾技術已經在單片機系統應用中得到實現，比如MCS-51為了減小失控指令對系統運行造成的不利影響便使用了指令冗余抗干擾技術。

但是在使用這種軟件抗干擾技術的時候，我們應該注意不能在單片機系統程序區隨意設置軟件陷阱，一般來說，軟件陷阱設置在系統程序區指令串的斷點處是一種比較好的選擇。比如我們可以將其設置在JMP.RET指令中，這樣處理所帶來的好處就是我們可以將出現“跑飛”程序這種現象所帶來的干擾降到最低。

4 結論

除了上文介紹的幾種硬件抗干擾技術和軟件抗干擾技術，常用的單片機系統抗干擾技術還有很多種，我們應當根據實際情況在不同的場合使用合適的技術來將干擾降到最小。

總而言之，在單片機越來越廣泛的應用中，對單片機系統抗干擾技術進行深入的研究是十分有意義的，這不僅可以幫助提高單片機系統運行的效率和穩定性，更是能夠幫助我們在工業生產中減少不必要的資源浪費和損失，具有十分積極的作用。

[1]黃詩江．試析單片機應用中的抗干擾技術與方法[J]．通訊世界,2015(03)：196-197．

[2]劉瑜．試析單片機應用中的抗干擾技術與方法[J]．數字技術與應用,2013(01)：25+27．

With the development of era，the application of SCM becomes wider and wider，and the role of SCM becomes more and more obvious in various fi elds.But the adverse effects of the SCM system that caused by various interference may cause some unnecessary losses in actual industrial production.In order to enhance the stability of the SCM system，this paper analyzes different interference sources of the SCM system and the solutions to reduce the adverse effects that caused by the interference sources mostly，which will improve the utilization eff i ciency of SCM.

Anti-interference technology；SCM；Method；Analysis