單片機控制系統的抗干擾措施探討

米娟芳

摘要：在單片機發展的整個過程中來看，單片機的應用主要體現在機器設備以及工業化生產的過程中，單片機的使用環境在一定程度上并不是十分好，所以在嚴峻的環境下作業，單片機系統的運行與作業也會因環境而受到干擾。因此，在實際設計與運用單片機系統時，要避免一定的干擾因素，只有這樣才能保證單片機系統的正常運行與作業。因此在單片機系統設計與使用中抗干擾是一個主要問題。本文主要從單片機的干擾源與設計要點、以及單片機系統防抗干擾措施二個方面展開分析。

關鍵詞：單片機 控制系統 抗干擾措施

隨著單片機系統的發展，單片機系統在智能儀表與生產過程控制與工業自動化生產中都發揮著很大的作用。其有效控制功能在這些使用過程中也得到了很好的利用。但是為了保證單片機控制系統在實際中的高效運用其安全性與可靠性是不能忽視的。但是我們都知道，單片機控制系統主要應用在工業化作業中，其環境條件可謂十分惡劣，因此，單片機控制系統的運行作經常會受到方方面面的干擾，比如電磁設備、電源波形等等，這些干擾因素在一定程度上會影響單片機控制系統高效性，但是嚴重時就會對單片機控制系統的硬件造成不可逆的損壞，因此干擾因素的存在無時無刻不在威脅著單片機控制系統的運行與發展，因此在設計單片機控制系統的設計時，一定要將這些干擾因素考慮在內，對單片機的控制系統進行改良，這樣才能保證單片機控制系統的正常作業，在工業化制造與生產中才能發揮其優勢。

1單片機控制系統干擾源分析

1.1單片機控制系統自身存在的干擾源

接下來我們主要對影響單片機控制系統的干擾源進行分析，首先就是其自身的因素，我們都知道，單片機控制系統的內部結構并不是一兩根導線就能組裝成的，其內部器件與線路的連接關系錯綜復雜，因此，若其中器件與線路的設計不當，那么這個因素就會成為影響其單片機控制系統的自身干擾源。那么其內部器件與線路設計不當造成的自然擾動被稱為噪音。因此，對于單片機系統進行改良與設計時，一定要避免出現自身的因素。

1.2實際工作環境中的干擾源。

其次就是單片機控制系統在實際工作環境中受到的干擾，在實際工作中受到的干擾主要就是電磁干擾。上面有提到單片機控制系統的使用環境一般就是在工業生產作業中，其環境也比較惡劣，其環境中布滿了磁場與電場，那么單片機控制系統在其中就比較容易受到磁場的干擾，所謂磁場干擾主要就是通過電場或者磁場擾亂單片機控制系統的正常運行，使其偏離最初設計好的工作功能。電場干擾源產生的途徑主要就是電容的耦合，主要就是先通過干擾單片機控制系統的信號來進入控制系統，然途徑后在通過系統本身導線來進行電容分布。而磁場的干擾主要就是互感性的耦合干擾，其干擾的途徑主要也是通過干擾信號進入控制系統，然后通過控制系統內部的電路或者導線的互相感應進行干擾。因此，在設計單片機控制系統時，一定要避免這些干擾源的產生途徑，并在設計時做好防范措施，阻止其干擾現象的出現。

2單片機控制系統硬件方面的抗干擾設計措施

2.1對電源干擾進行抑制

第一點防干擾措施就是對電源干擾進行抑制主要分為四個方面

（1）對電源的干擾一般會采取屏蔽措施，一是通過屏蔽電纜，其次就是在單片機控制系統內部進行屏蔽。在選擇組裝材料時，一定要選取隔離性較好的材料，對于電源的選取也要注意其優良性，然而動力線與信號線的設計也要合理，避免因自身因素造成干擾。其次就是電源的處理器與變壓器的問題，這些部件的選材問題要十分注意，在進行組裝屏蔽設備時，導電與導磁性較好的材料應該是首選。材料的選取在一定程度上是可以避免干擾。

（2）對電源的保護與調整，電源的波動問題會造成電壓的“畸形”，從而會影響單片機控制系統的正常運行。單片機控制系統所使用的電源為+5v電源這種電源要經過多層次發濾波處理才能達到使用狀況。其電源要采用集成電壓經過調整器來進行調整以此來適應其交流電的波動與電壓波動所帶來的影響。對于電源的保護與調整讓電源，讓電源內部走線盡量采用平行走法，減少電源線受地的阻抗，因此做到減少噪聲對單片機控制系統的干擾。

（3）第三點就是電源變壓器的接地問題。對電源變壓器選擇不同的接地方式，對其干擾因素的抑制作用也會大不相同，因此選對正確的接地方式十分重要。在電源變壓器接地選擇的時候次級線圈是不能接地的，對于屏蔽層是否可以接地主要看是否為輸入、出線是否為雙絞線，這樣的接地方式可以有效避免共模干擾的現象出現。除此之外，還可以選擇安裝一臺隔離變壓器，但是對其屏蔽層也有一定的要求，比如其變化要為I：I才能安裝使用。這樣就會減少單片機控制系統與地之間的干擾。最后，也可以在電源輸入端串聯一個LC濾波電路等等，這些都可以有效減輕干擾。

（4）變頻器干擾的抑制。為了避免電源自身的傳導干擾，一般都會在設備中安裝一個隔離變壓器來阻礙干擾。另外一個就是可以使用濾波器，由于濾波器自身有很強的抗干擾性，還能反抗干擾，就是防止自身的干擾再傳導給其他設備，還有吸收功能等等，因此這個措施也最容易被采取。

2.2對布線結構進行優化

第二點措施就是對布線結構進行優化再進行布線與走線的時候，千萬不能將強電流與弱電流布線在一起，一定分開布線，特別是在使用交流電的時候，要采用分槽布線，交流線的導線與直流電動的導線要分開來捆綁。這樣便能夠形成空間上的差異，減少干擾。

2.3對地線干擾的抑制

在單片機控制系統中，電網是直接被連入模擬地的，這樣的連接方式會很容易就出現電網對控制系統的干擾。對于數字地來說，輻射作用也是比較大的，對于不同的信號頻率也會有不同的接地方式，比如在1-IOMHz的信號頻率就可以使用單點接地法，而對于大于IOMHz的信號頻率理論上是要采用多點接地法的，在接地時，也不是隨便就可以接地的，一定要采用正規、正確符合標準的接地線。所以一定要嚴格遵循與選擇正確的接地方法，也是減少其干擾的有效方法之一。

2.4對光電進行隔離

對光電的隔離可以采取光電耦合器來處理信號的出入，可以利用發光二極管讓單片機的控制系統的輸入信號轉變為光信號，然后再通過三極管變成電信號，這樣處理通道的方法可以有效地抑制干擾，并且在抑制干擾的情況下還能夠進行隔離。

但是要選擇正確的接入點，只有接人點選擇的正確，才是保證單片機控制系統正常運行的前提條件。接地的原因主要從兩個方面考慮：第一就是安全;第二就是為了防止干擾。

關于單片機控制系統的接地方式主要有以下幾種：①電源地，電源地一般就是指接入直流電;②信號地，是指輸入端;③交流地，交流地就是供交流電的N線;④屏蔽地，屏蔽地就是指避免靜電與磁場的干擾，接銅線的地。⑤最后一個就是保護地，保護地主要的作用就是預防漏電與保護由于漏電造成的人身安全問題。

3結束語

綜上所述，我們提到了對單片機控制系統的干擾因素，并且也列出了一些列的防范措施，為了保證單片機控制系統的高效作業，我們仍需要提高防干擾的能力。因此就要結合單片機控制系統的硬件與軟件的有效結合來抑制干擾以此來保證單片機控制系統的有效運作，也是保證單片機控制系統的持續發展的必經之路。

參考文獻

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