單片機(jī)抗干擾技術(shù)的應(yīng)用分析

盧鵬

摘 要：單片機(jī)被應(yīng)用至各個領(lǐng)域當(dāng)中，但由于單片機(jī)的抗干擾性能，通常以標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)信號為基準(zhǔn)，在某些存在信號干擾的領(lǐng)域，可能會影響單片機(jī)的正常運(yùn)作。對此，我們需要在提出單片機(jī)抗干擾技術(shù)基本要求的基礎(chǔ)上，從各個層面，研討單片機(jī)抗干擾技術(shù)的應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；抗干擾；技術(shù)應(yīng)用

1 單片機(jī)抗干擾技術(shù)基本要求

針對單片機(jī)的使用情況，單片機(jī)在抗干擾性能方面，至少需要滿足以下幾方面的基本要求：

（1）集成度限制要求。單片機(jī)受到體積的限制，其存儲容量通常相對較小，譬如8位的單片機(jī)，RAM一般在256字節(jié)以內(nèi)。在存儲容量受到限制的情況下，單片機(jī)必須拓展集成度的限制要求，在不影響單片機(jī)正常使用的情況下，盡量往外擴(kuò)大ROM和RAM的字節(jié)。

（2）可靠性要求。單片機(jī)應(yīng)用至各個領(lǐng)域，類似于工業(yè)的領(lǐng)域，對測控環(huán)境要求通常較高，如果僅用普通的CPU，可能無法抵抗噪音的干擾。此時我們需要在程序指令方面，保證其軟件的常數(shù)、表格等不受到破壞，并將信號通道集中于相同的芯片里面，方可提高單片機(jī)的可靠性。

（3）易擴(kuò)展要求。單片機(jī)硬件和軟件的匹配程度，通常在計(jì)算機(jī)運(yùn)行過程中能夠得到綜合反映，在易擴(kuò)展方面，主要針對芯片以外的總線、串行輸入管腳、串行輸出管腳而言，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時，要求能夠廣泛適應(yīng)各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。

（4）控制性要求。單片機(jī)的指令系統(tǒng)，同時滿足指令轉(zhuǎn)移、邏輯操作和功能處理等，是正常使用的基本表現(xiàn)，但對于大多數(shù)單片機(jī)的邏輯控制功能來說，筆者認(rèn)為尚處于滯后階段，在復(fù)雜的控制環(huán)境中，其運(yùn)行速度可能不達(dá)標(biāo)，為此在改造單片機(jī)時，必須徹底解決該問題。

2 單片機(jī)抗干擾技術(shù)的應(yīng)用建議

緊扣上文提到的單片機(jī)抗干擾技術(shù)應(yīng)用要求，在單片機(jī)開發(fā)時，無論是內(nèi)部抗干擾能力，還是外部抗干擾能力，都是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)成功與否的關(guān)鍵標(biāo)桿。在此作者基于相關(guān)技術(shù)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，提出以下幾方面的單片機(jī)抗干擾技術(shù)應(yīng)用建議。

2.1 確定干擾源

在提出具體抗干擾技術(shù)前，作者全面調(diào)查了各個領(lǐng)域單片機(jī)的應(yīng)用情況，歸納總結(jié)了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的普遍干擾源，其中測控信號在輸入和輸出過程中，由于對信號保護(hù)不周，在外界因素的影響下，信號容易出現(xiàn)失真，甚至漏失的現(xiàn)象。譬如某工業(yè)現(xiàn)場，現(xiàn)場布置的信號線和控制線在200m左右，但沒有設(shè)置抗干擾系統(tǒng)，在運(yùn)行過程中，電焊機(jī)運(yùn)作產(chǎn)生的噪音干擾源，使得單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行失常。除此之外，單片機(jī)的干擾源，與其硬件和軟件系統(tǒng)的抗干擾能力同樣息息相關(guān)，要求我們在實(shí)際應(yīng)用時，予以因地制宜地歸納總結(jié)。

2.2 硬件抗干擾技術(shù)

不同功能特征的單片機(jī)，所使用硬件類型具有差異性，因此抗干擾技術(shù)的應(yīng)用，要根據(jù)硬件類型而定，以下為幾種較為常見的硬件抗干擾技術(shù)：

（1）硬件屏蔽技術(shù)，假設(shè)單片機(jī)使用環(huán)境有電磁輻射的干擾，建議將單片機(jī)系統(tǒng)安裝在金屬機(jī)箱里面，同時完成接地布置，這種抗干擾技術(shù)，比較適用于強(qiáng)電設(shè)備空間輻射干擾環(huán)境；

（2）光電隔離技術(shù)，信號在傳輸過程中受到干擾，技術(shù)原理是布置光電隔離器，實(shí)現(xiàn)在信號輸入和輸出過程中的模擬量信號隔離，單片機(jī)在這種條件下使用，可選擇雙絞線或者屏蔽線作為傳輸線路，有利于信號傳輸干擾的克服；

（3）電源濾波，單片機(jī)與電源的距離比較近時，電源產(chǎn)生的電流信號，會形成電流干擾，相應(yīng)的抗干擾技術(shù)，是在電源和單片機(jī)之間，設(shè)置低通規(guī)格的濾波器，或者使用附帶屏蔽功能的電源變壓設(shè)備，即可克服電源電流的干擾；

（4）寄生電容抗干擾技術(shù)，在出現(xiàn)此類干擾時，可在線路板上，通過元件的合理布置，將模擬電路、功率驅(qū)動結(jié)構(gòu)和高速數(shù)字電路等隔離，同時縮短各個部件之間的引線長度，但必須保證輸出線路和輸入線路分類的合理性。

2.3 軟件抗干擾技術(shù)

在保證硬件抗干擾性能達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，軟件同樣需要采取一系列的抗干擾技術(shù)：

（1）程序的死鎖，可在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開發(fā)時，插入A/D結(jié)果轉(zhuǎn)換程序，假設(shè)在干擾狀態(tài)下，轉(zhuǎn)換結(jié)束的標(biāo)志顯示無效，則說明程序處于死循環(huán)狀態(tài)，此時我們需要借助超時判斷的方法，在有效標(biāo)志無法采集時，以自動放棄采集運(yùn)作的方式，克服程序的死鎖問題；

（2）軟件陷阱，在指定地址后，針對死機(jī)問題布設(shè)程序，同時在未中斷的區(qū)域內(nèi)，騰出足夠的ROM空間，按照NOP指令，強(qiáng)迫PC進(jìn)入指定地址；

（3）看門狗，這種抗干擾技術(shù)，是恢復(fù)單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的基本軟件，要求借助定時器進(jìn)行定時，在程序達(dá)到特性時間點(diǎn)后，自動刷新系統(tǒng)死機(jī)時出現(xiàn)的滯后時間，在循環(huán)狀態(tài)下自動復(fù)位芯片；

（4）數(shù)字濾波技術(shù)，為減少采集數(shù)據(jù)的虛假信息，可利用數(shù)字濾波技術(shù)，補(bǔ)償非線性數(shù)據(jù)和修正數(shù)據(jù)誤差，確保數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度水平。

3 結(jié)束語

文章通過研究，基本明確單片機(jī)抗干擾技術(shù)的應(yīng)用要求和方法，在實(shí)際應(yīng)用時，要結(jié)合單片機(jī)具體的使用環(huán)境，找出具體的抗干擾源，然后在硬件和軟件設(shè)計(jì)時，融入針對性的抗干擾技術(shù)，方可提高單片機(jī)的實(shí)用性。另外在實(shí)際應(yīng)用中，還需要不斷歸納總結(jié)出更多的抗干擾技術(shù)，作為文章補(bǔ)充和完善的內(nèi)容。

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