短波發(fā)射機(jī)中單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾措施

吳建宏

摘要：依靠強(qiáng)大的可編程能力，單片機(jī)系統(tǒng)在短波發(fā)射機(jī)中的作用越來越大。但是在單片機(jī)系統(tǒng)周圍存在許多干擾源，如工頻信號(hào)的的干擾，環(huán)境的電磁輻射干擾等，給單片機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來了很大危害，因此急需解決單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾問題。本文從軟件和硬件兩方面來闡述單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾措施，加強(qiáng)單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾能力。

關(guān)鍵詞：短波發(fā)射機(jī)；單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)；抗干擾措施1引言

在短波發(fā)射機(jī)中，單片機(jī)作為主控制器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集處理和電控系統(tǒng)保護(hù)等。但是在發(fā)射機(jī)內(nèi)部和周圍存在大量的干擾，如通過發(fā)射機(jī)供電系統(tǒng)進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)硬件電路的工頻信號(hào)干擾，短波發(fā)射機(jī)周圍存在的大量高頻電磁噪聲信號(hào)的干擾等。這些噪聲會(huì)使單片機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定、出錯(cuò)或者死機(jī)等，嚴(yán)重影響單片機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為了使單片機(jī)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠正確的運(yùn)行，需要對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)。本文從硬件和軟件兩方面闡述單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾措施。

2硬件措施

2.1 電源抗干擾

電源在向系統(tǒng)提供能源的同時(shí)，也將其噪聲加到所供電的電源上。電路中微控制器的復(fù)位線，中斷線，以及其它一些控制線最容易受外界噪聲的干擾。電網(wǎng)上的強(qiáng)干擾通過電源進(jìn)入電路，即使電池供電的系統(tǒng)，電池本身也有高頻噪聲。模擬電路中的模擬信號(hào)更經(jīng)受不住來自電源的干擾。

雖然單片機(jī)工作電源的電壓適應(yīng)范圍較寬為3~5.5V，但是對(duì)于電源的波動(dòng)卻很敏感，單片機(jī)可以在3~5.5V之間的一個(gè)恒定電壓下穩(wěn)定的工作，但是不能在電壓3~5.5V波動(dòng)的情況下穩(wěn)定工作[1]。所以在設(shè)計(jì)短波發(fā)射機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)的電源電路時(shí)要給單片機(jī)系統(tǒng)一個(gè)穩(wěn)定的供電電源，例如可以選擇LM7805等穩(wěn)壓芯片，加上電源旁路并上0.1uf的瓷片電容來濾除高頻干擾。

2.2 光耦隔離抗干擾

過程通道是系統(tǒng)輸入輸出以及單片機(jī)之間進(jìn)行信息傳輸?shù)穆窂?。由于輸入輸出?duì)象與單片機(jī)之間的連接線長，容易串入干擾，必須采用隔離技術(shù)進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)。包括數(shù)字量的隔離和模擬量的隔離。

數(shù)字量隔離常用的器件是光電耦合器。如圖1所示。光電藕合器是把一個(gè)二極管和一個(gè)光敏三極管封裝在一個(gè)外殼里的器件，輸入信號(hào)使發(fā)光二極管發(fā)光，其光線又使光敏三極管產(chǎn)生電信號(hào)輸出，從而既完成了信號(hào)的傳遞，又實(shí)現(xiàn)了輸入和輸出之間的電氣的隔離。對(duì)啟動(dòng)或停止負(fù)荷不太大的設(shè)備，常采用光電耦合器件來抑制輸出通道的干擾。

對(duì)A/D、D/A轉(zhuǎn)換前后的模擬信號(hào)需要進(jìn)行隔離，采用隔離型放大器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行隔離。但是設(shè)計(jì)電路時(shí)要考慮保證所使用的隔離型放大器必須滿足A/D和D/A變換的精度和線性要求。

2.3 過壓保護(hù)硬件電路

在電路的輸入端設(shè)計(jì)過壓保護(hù)硬件電路可以保護(hù)后面的電路，當(dāng)輸入端出現(xiàn)高壓干擾信號(hào)時(shí)保護(hù)后面的電路不被高壓信號(hào)損害[2]。通常在電路的輸入端并聯(lián)壓敏電阻，壓敏電阻是一種對(duì)電壓敏感的非線性電阻器件，其特性就象雙向穩(wěn)壓管一樣，是一種無極性的非線性對(duì)稱的抑制電感性負(fù)載反電勢(shì)干擾和保護(hù)觸頭的器件，當(dāng)電壓在額定電壓范圍之內(nèi)時(shí)，壓敏電阻值很大，所以流過的電流很小，消耗功率也很少，當(dāng)壓敏兩端電壓超過額定電壓時(shí)，壓敏電阻值變小，使流過壓敏電阻值增大，而流過后面的電流變小，保護(hù)后面的電路。既實(shí)用于直流電路也實(shí)用于交流電路，可接在觸點(diǎn)上也可接在線圈上。與RC網(wǎng)絡(luò)相比，其參數(shù)選擇較容易，且不會(huì)由于電容的充放電而損傷觸點(diǎn)。壓敏電阻還具有溫度系數(shù)小，電壓范圍寬（幾伏到上萬伏），耐沖擊性好，壽命長，體積小，重量輕，價(jià)格便宜，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

2.4 屏蔽和接地

空間干擾主要來自太陽及其它天體輻射電磁波、廣播電臺(tái)或通訊發(fā)射臺(tái)發(fā)出的電磁波及各種周圍電氣設(shè)備發(fā)射的電磁波干擾等。如果單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作在電磁波較強(qiáng)的區(qū)域而沒有采取相關(guān)的保護(hù)措施，就容易引起干擾[3]。這種干擾一般可通過適當(dāng)?shù)钠帘渭敖拥卮胧┘右越鉀Q。

3軟件措施

3.1 指令冗余

CPU取指令過程是先取操作碼，再取操作數(shù)。當(dāng)PC寄存器受干擾出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，程序便脫離正常軌道“跑飛”，當(dāng)“跑飛”到某雙字節(jié)指令，若取指令時(shí)刻落在操作數(shù)上，誤將操作數(shù)當(dāng)作操作碼，程序?qū)⒊鲥e(cuò)。若“飛”到了三字節(jié)指令，出錯(cuò)機(jī)率更大。在關(guān)鍵地方人為插入一些單字節(jié)指令，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重寫稱為指令冗余。通常是在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令后插入兩個(gè)字節(jié)以上的NOP。這樣即使亂飛程序飛到操作數(shù)上，由于空操作指令NOP的存在，避免了后面的指令被當(dāng)作操作數(shù)執(zhí)行，程序自動(dòng)納入正軌。

3.2 軟件陷阱

所謂軟件陷阱，就是一條引導(dǎo)指令，強(qiáng)行將捕獲的程序引向?qū)Τ绦虺鲥e(cuò)進(jìn)行處理的程序。如果我們把這段程序的入口標(biāo)號(hào)稱為ERR的話，軟件陷阱即為一條LJMP ERR指令，為加強(qiáng)其捕捉效果，一般還在它前面加兩條NOP指令。

4結(jié)論

綜上所述，本文詳細(xì)探討了短波發(fā)射機(jī)中單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件抗干擾措施，針對(duì)不同的干擾源采取相應(yīng)的軟硬件抗干擾措施。使得短波發(fā)射機(jī)中單片機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，保證了短波發(fā)射機(jī)的正常播出。這些抗干擾措施滿足了短波發(fā)射機(jī)中單片機(jī)系統(tǒng)的要求，具有實(shí)際價(jià)值。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社,2008.

[2]王盛.單片機(jī)系統(tǒng)干擾原因及可靠性設(shè)計(jì)[J].東方企業(yè)文化,2012.

[3]淺談單片機(jī)電磁干擾抑制與優(yōu)化方案[J].無線互聯(lián)科技,2012.