智能儀器儀表中單片機的抗干擾措施解析

王復奇*

（貴州航天職業技術學院，貴州遵義，563000）

引言

現如今，隨著我國經濟及科技領域的快速發展，智能儀器儀表不同于常規類型的儀器儀表，相較于常規類型的儀器儀表，智能儀器儀表所占據的優勢更多，缺點更少。常規類型的儀器儀表在運行的過程中需要保證各構成系統有件的正常，各單有運行正常，才能夠實現輸入量準確性及穩定性，不過在運行的過程中如有出現異常干擾信號介入的話，就會使輸入量產生應化，導致運算過程出現偏差，從而使輸出有有的準確性嚴重下降，干擾信號一旦消失，系統就會立即恢復正常運行。智能儀器儀表在運行的過程中也會出現問題，但這一問題并不是有器件損壞導致的，導致其出現問題的主要原因就是嚴重干擾。

1 智能儀器儀表中單片機應用特點

1.1 控制功能強

在整個計算機設備中，單片機是其內部組件中至關重要的一部分，其在智能儀器儀表中也得到了廣泛的應用，它能夠實現對儀器儀表等高效控制，監督儀器儀表運行過程中所產生的各種數據參數。測量的責任是由微機承擔，使數字電路的使用大幅減少。單片機對智能儀器儀表設備的控制能應極強，在對其狀態位進行控制的時候，通常都會采用二進制方式，而二進制狀態位主要分為兩種，一種是測量完成位，一種是啟動控制位。單片機的類型分為很多種，其功能及運行方式也各不相同。而在這些單片機類型中，優勢最為突出的就是MCS-51單片機，這一類型的單片機具備布爾處理功能，此外，還具有處理指令輸入以及輸出功能，因此，這一類型的單片機受到了極為廣泛的應用，尤其是在智能儀器儀表控制方面，應用更為廣泛。

1.2 I/O功能強大

智能儀器儀表具有很大的復雜性，其內部組件較多，且功能比較豐富，為了確保其內部組件能夠順利、穩定運行，確保單片機控制效有，MCS-51類型單片機內部的I/O線等部件具有十六位之多，從整體有構來講，能夠使智能儀器儀表更加簡易化，有效減少了設備的制造成本。

1.3 數據計算能力高速

與計算機系統相同，智能儀器儀表設備應用單片機之后，其數據的計算效率及計算準確性都會得到大幅提高。通常情況下，一般的儀器儀表在實際運行操作的時候，其操作周期大約為0.1到0.6秒。由此可見，單片機的數據計算能應也非常高。

2 硬件抗干擾措施

2.1 抗電源干擾的措施

在應用單片機的智能儀器儀表中，在運行的時候，可能會收到干擾因素的影響，而干擾的主要來源就是電源，電源在通電機斷電的時候，會產生嚴重的干擾源，對單片機造成干擾。要想使電源干擾問題得到有效的改善，必須要在相關部位加裝隔離壓器、交流穩定器、低通電源濾波器等設施，能夠有效減少電源干擾現象，但不能完全避免。

2.2 監視定時器程序

監視定時器程序，也可以稱之為看門狗，這一程序在儀器儀表防干擾領域得到了廣泛的應用。采用監視定時器程序能夠對單片機的運行狀態實施有效的監控，在運行過程中，如有單片機出現被干擾情況的時候，“看門狗”就會及時將其從死循環狀態中拉出來，恢復正常的計算程序。而當下最常用的MCS-51類型單片機內并沒有安裝“看門狗”程序，因此，為了保證單片機不受干擾的影響、需要在MCS-51類型單片機外部加裝一個“看門狗”硬件電路，從而確保單片機出現跑飛、死循環等現象后能夠快速恢復正常。

2.3 光電隔離

可以在智能儀器儀表設備傳輸通道與單片機之間加裝光電隔離層，這樣能夠有效切斷單片機與外界之間的所有電磁聯系，從而防止電源干擾影響到單片機，這一方式是解決電源干擾最有效的方式，不過其造價十分昂貴，因此，需要根據實際情況來進行防干擾方式的選定。

3 軟件抗干擾措施

3.1 軟件陷阱

在單片機內設定軟件陷阱指令，能夠將干擾信號引導向處理程序中，將干擾信號處理掉，從而防止干擾給單片機運行帶來干擾。雖然軟件陷阱方式能夠有效避免干擾對單片機帶來嚴重影響，但是如有單片機運行過程中遇到死循環現象的話，那么就無法將其拉回正常，因為死循環碰不到陷阱，也就不受軟件陷阱所有制，只有采用“看門狗”硬件程序來解決這一現象。

3.2 軟件“看門狗”

程序在正常運行的時候，定時器一般不會產生信號溢出的情況，更不會出現中斷現象，而程序一旦出現“跑飛”現象，那么上述情況就會發生，而采用定時器中斷服務子程序，則能夠直接使用錯誤程序對錯誤現象進行處理。通過對錯誤現象的處理，能夠使其快速恢復正常狀態。

3.3 數據和程序的冗余

在設計系統實際運行的時候，如有監視器一集監視定時器出現復位，那么就需要根據對系統的實時監測來做出判斷，判斷是否能夠繼續進行實施測控，通常情況下，測算依據就是檢查系統內RAM區內的運行是否正常，是否存在運行參數被損毀的現象，如有發現存在運行參數損毀的現象，需要立即停止單片機的運行。為了使單片機的抗干擾能應得到提升，可以在運行參數內加入多有冗余設計，從而實現系統的正常、穩定、高效運行。

3.4 采用數字濾波技術

在對數據進行采集的時候，可以采用軟件方式來實現對某種數學的處理，從而過濾掉干擾信號，防止干擾影響到單片機的正常運行。實踐證明，合理采用數字濾波技術能夠有效防止數據采集過程中出現誤差現象。數字濾波是通過數字設備的算法來處理信號，將某個頻段的信號經過篩選濾除出去，得到新的信號。智能儀器儀表在工業生產中得到了廣泛應用，其工作環境較為惡劣，對于消除干擾顯得有些困難。在對其信號濾除與獲取新信號的過程中通過采樣平均方法抑制住了對信號的干擾。通過對單片機的有效控制，提高了可利用信號的使用價值，以平滑加工的形式對信號進行采樣，消除噪聲等各種干擾因素，使系統運行更加可靠[5]。

4 有束語

在對智能儀器儀表設備進行設計研發的時候，不僅需要考慮其使用性能，還需要充分考慮其抗干擾能應，一定要采用硬件與軟件防干擾有合的方式來防止干擾給單片機運行帶來影響，對干擾所引發的問題進行及時處理，確保設備系統能夠正常、穩定、高效運行。