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

許亞楠

摘 要：在短波發(fā)射機(jī)運(yùn)行的過程中，單片機(jī)起到了重要的作用。但現(xiàn)場中包括保護(hù)系統(tǒng)和協(xié)調(diào)系統(tǒng)在內(nèi)的各種干擾都會對單片機(jī)的運(yùn)行造成嚴(yán)重地影響。不僅包括對單片機(jī)硬件的影響，還會直接威脅到其軟件系統(tǒng)的運(yùn)行，最終造成短波發(fā)射機(jī)工作的不穩(wěn)定。因此，為了提升單片機(jī)系統(tǒng)工作的高效性和穩(wěn)定性，研究人員需要對相應(yīng)的抗干擾部分進(jìn)行明確，然后針對干擾的程度來采取科學(xué)的抗干擾措施。

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

單片機(jī)一直以來都是短波發(fā)射機(jī)的核心部分，尤其是在機(jī)器進(jìn)行改造的過程中，單片機(jī)的作用更為重要。短波發(fā)射機(jī)的功率較高，在改造的過程中會存在較多的不確定影響因素。其中包括電網(wǎng)、噪聲以及電磁等都會對其造成嚴(yán)重地干擾。因此，為了保證單片機(jī)不受到影響，必須要采取相應(yīng)的抗干擾措施。

1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾措施分析

短波發(fā)射機(jī)會產(chǎn)生程度較強(qiáng)的空間輻射干擾，這種諧波很容易進(jìn)入到單片機(jī)當(dāng)中，對其產(chǎn)生影響。另外，通道干擾也是比較常見的干擾形式。對于干擾信號來說，其和單片機(jī)之間接觸較多，具有干擾性質(zhì)的信號容易侵襲單片機(jī)。一般情況下，會通過輸入通道和輸出通道兩種途徑來實(shí)現(xiàn)干擾。另外，供電系統(tǒng)本身的干擾程度也在不斷增加，信號主要是通過線路進(jìn)入到單片機(jī)設(shè)備當(dāng)中。單片機(jī)系統(tǒng)受到干擾之后必然會出現(xiàn)控制力下降，甚至是控制紊亂。另外，還會出現(xiàn)控制失效或者是不作業(yè)的問題。

2 單片機(jī)系統(tǒng)控制紊亂的主要表現(xiàn)形式

一般來說，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)受到了干擾，就會伴隨著自動關(guān)機(jī)的現(xiàn)象。甚至還會出現(xiàn)連續(xù)高壓等問題，電壓的不穩(wěn)定也會對其他的部件造成影響。另外，開關(guān)機(jī)的紊亂也是影響信號傳遞以及短波發(fā)射機(jī)運(yùn)行的重要因素。另外，單片機(jī)的功能紊亂還會直接對發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)的傳輸造成影響。調(diào)諧原件的運(yùn)行數(shù)據(jù)和實(shí)際的數(shù)據(jù)之間不相符也是一種比較常見的類型。研究人員習(xí)慣將短波發(fā)射機(jī)本身產(chǎn)生的影響因素看做是外部干擾因素，一般而言，外部干擾因素也可以分為兩種類型。第一是通過單片機(jī)開關(guān)重新啟動之后，一些干擾因素消失。第二是在重新啟動之后，干擾因素仍然存在。通常情況下，空間輻射的干擾程度要略低于通道干擾和供電系統(tǒng)干擾。另外，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的看干擾措施還可以從其他的方面來進(jìn)行分析，只有全面地了解干擾因素，才能找到科學(xué)的預(yù)防措施。

3 單片機(jī)系統(tǒng)硬件和軟件的干擾

從大體上看，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾措施主要可以從硬件和軟件兩個方面來論述，但也不排除其他類型的干擾因素。對于短波發(fā)射機(jī)來說，在采取抗干擾措施，保護(hù)單片機(jī)系統(tǒng)的過程中，可以從以下幾個方面來進(jìn)行分析：

3.1 硬件抗干擾措施

3.1.1 光電隔離

光電隔離主要是通過光電的耦合器來進(jìn)行，主要是將單片機(jī)和其他類型的開關(guān)以及傳感器等進(jìn)行隔離，這樣可以有效地組織各種不同類型的干擾因素進(jìn)入到單片機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中。一般來說，在采用光電隔離的過程中，技術(shù)人員需要按照設(shè)備之間的關(guān)系和連接情況來制定科學(xué)合理的電路圖。

3.1.2 過壓保護(hù)電路

通常情況下在短波信號輸入和輸出的通道上采取相關(guān)的過壓保護(hù)措施。這樣不僅可以有效地阻擋不穩(wěn)定電壓進(jìn)入到單片機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，還可以減少其他干擾因素的侵襲。從根本上杜絕其對單片機(jī)系統(tǒng)造成的損壞。在相應(yīng)的電路圖中要包括電阻值和電壓管等設(shè)備。電阻和電壓都不能過大或者過小，需要達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。最終保證傳輸?shù)男盘柷逦皇д?，同時保護(hù)單片機(jī)系統(tǒng)。

3.1.3 配置去耦電容

在每個集成電路芯片的電源與地之間，都必須安裝一個鉭電容或聚碳酸酯電容作為去耦電容，去耦電容有兩個作用：一是作為本集成電路的蓄能電容，二是旁路掉該器件的高頻噪聲。去耦電容的選用原則是：按C=1/F，即：10MHz取0.1μF，100MHz取0.01μF。

3.1.4 屏蔽和接地

良好的屏蔽措施可以杜絕空間輻射干擾，我們將單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)安裝在完全屏蔽的金屬盒內(nèi)，基本可以避免空間輻射干擾，要注意，金屬盒的可靠接地是非常重要的。另外，需要注意的是，在單片機(jī)系統(tǒng)中既有模擬電路也有數(shù)字電路，因此模擬地與數(shù)字地一定要分開接，只有在末端才連接到一起，否則可能會導(dǎo)致相互干擾。

3.1.5 防止單片機(jī)和FPGA傳輸線路干擾

單片機(jī)的輸出信號如果通過外部較長線路的傳輸，經(jīng)常由于出現(xiàn)干擾，而導(dǎo)致信號出錯。在發(fā)射機(jī)單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)發(fā)出的信號都要經(jīng)過FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）處理后送給驅(qū)動電路，F(xiàn)PGA對于干擾比較敏感，它沒有能力對于單片機(jī)系統(tǒng)送入的信號進(jìn)行辨別，如果輸入的信號是干擾信號，則會產(chǎn)生誤動作，導(dǎo)致控制系統(tǒng)故障。單片機(jī)系統(tǒng)與FPGA之間的連接成為關(guān)鍵，為萬無一失，將單片機(jī)與FPGA安裝在同一塊電路板上，有效避免了單片機(jī)和FPGA之間在信號傳輸線路上產(chǎn)生的干擾。FPGA在接收到一個被干擾的信號后，還來不及作出有效反應(yīng)，又有一個正確的指令信號立即送到FPGA，有效防止了此類干擾。由此可見硬件抗干擾措施與軟件抗干擾措施有機(jī)結(jié)合是十分必要的。

3.2 軟件抗干擾措施

3.2.1 掉電保護(hù)設(shè)計

在硬件抗干擾措施中，采取了復(fù)位電路，在軟件抗干擾設(shè)計中，則可依靠外部中斷使單片機(jī)復(fù)位，并將掉電中斷規(guī)定為高級中斷，使單片機(jī)系統(tǒng)及時對掉電做出反應(yīng)。比如，在MCS-51單片機(jī)中，掉電方式則由專用的寄存器PCON中的相關(guān)位來控制。

3.2.2 待機(jī)抗干擾

在MCS-51單片機(jī)中，具有待機(jī)工作方式，該種方式也是由專用的寄存器PCON中的有關(guān)位來控制。當(dāng)一條將IDL置1的指令執(zhí)行完成后，單片機(jī)進(jìn)入待機(jī)工作方式，此時提供給CPU內(nèi)部的時鐘信號被中斷，但時鐘信號仍提供給定時/計數(shù)系統(tǒng)、中斷邏輯系統(tǒng)和串行口，使其工作。這種工作方式下，CPU的全部狀態(tài)都被保留，CPU對單片機(jī)系統(tǒng)三總線上出現(xiàn)的干擾不會做出任何反應(yīng)，大大降低了對干擾的敏感程度。設(shè)計這種工作方式，使得CPU受到隨機(jī)干擾的威脅大大降低。另外，在待機(jī)工作方式下，Vcc仍為5V，但CPU消耗電流卻為正常工作時的1/7左右，大大降低了CPU的功耗，有利于單片機(jī)的穩(wěn)定工作。

結(jié)束語

總而言之，在保護(hù)單片機(jī)系統(tǒng)的過程中，研究人員需要對相應(yīng)的干擾因素進(jìn)行掌握。然后從單片機(jī)硬件和軟件等各個方面來進(jìn)行分析。從短波發(fā)射機(jī)運(yùn)行和改造的過程中可見，電控保護(hù)和調(diào)諧系統(tǒng)所產(chǎn)生的干擾因素較多，如果不進(jìn)行抗干擾處理，必然會直接影響單片機(jī)的運(yùn)行。這就要求研究人員在編程工作中，充分考慮到軟件的調(diào)試以及參數(shù)的穩(wěn)定性等方面內(nèi)容。減少單片機(jī)出現(xiàn)故障的頻率，不斷完善單片機(jī)系統(tǒng)?！?/p>

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