單片機軟硬件抗干擾技術研究

張輝

摘 要：單片機是現(xiàn)代化智能儀器當中不可或缺的一個元器件，對其軟硬件抗干擾建設，有利于抵御單片機在工作過程當中受到外部環(huán)境的影響，提升單片機工作的穩(wěn)定性。基于此，本文首先介紹了單片機軟硬件干擾的主要來源因素，并提出解決抗干擾技術的方案，為單片機工作創(chuàng)造良好環(huán)境。

關鍵詞：單片機；軟硬件；抗干擾技術

引言：單片機是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），由運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備等構成，相當于一個微型的計算機。單片機的結構比較簡單，體積非常小巧，可以嵌套在多種儀器內(nèi)部使用。但是也由于內(nèi)部電路結構簡單，存儲容量較少，可以寫代碼量少，數(shù)據(jù)處理能力較弱，因此也容易受到軟件、硬件方面的干擾。

一、單片機硬件干擾來源因素

單片機應用廣泛，從民用、到商用、到工業(yè)，從玩具遙控器、到汽車電子、到飛機導彈，都能見到單片機的身影，所以干擾源也多種多樣。遙控器需要低功耗、寬低電壓、防跌落、防死機。商用、工業(yè)中呢，有各種高壓電、電動機、交流接觸器開關的電輻射等等，都能秒殺單片機。除了電輻射還有工業(yè)中的惡劣環(huán)境，高溫、低溫、高濕度、也同樣影響單片機的工作。

二、單片機硬件干擾解決方案

單片機應用，根據(jù)實際項目，選擇不同的芯片方案后，從硬件的供電電路、復位電路、晶振電路、到輸入口和輸出口的電路上做優(yōu)化。在設計時盡力避免，各種電輻射、高溫、低溫影響。

例如：（圖1）供電電路，如果前端的+24V給單片機供電還給其他設備供電時， 除了C1、C2、C3、C4濾波電容意外，加上D1和TVS。D1可以應對瞬間的電源拉低，單片機重啟，TVS可以應對瞬間的電源毛刺，損壞和干擾電源IC和單片機。

例如：（圖2）復位電路 圖A是一般的延時復位電路，而B是外部硬件看門狗電路，單片機正常運行時候，通過P3.4給看門狗U3一個PMW信號，如果規(guī)定時間不給信號，U3就輸出一個復位信號。

處理電源供電電路、復位電路以外，晶振、單片機VCC的濾波去耦電容、端口輸入輸出電路也需要注意。

晶振線路盡量短、線路盡量等長，這樣可以減少外部電輻射干擾，提高晶振穩(wěn)定性。電源輸入濾波電容盡量靠近VCC管腳，輸入和輸出口加上一個小電阻可以提高靜電干擾和損壞。

單片機、晶振、傳感器、模擬芯片，位置遠離高頻變壓器、開關管、繼電器等、熱源等干擾源。

三、單片機軟件干擾解決方案

單片機硬件防干擾之外，軟件防干擾手段更多。在這我們從實際應用業(yè)務角度來闡明軟件防干擾的解決方案。

A、單片機自身系統(tǒng)的防干擾

單片機受到外部干擾，導致應用程序跑飛，或進入死循環(huán)（通常說的死機）?？梢圆捎脙?nèi)部獨立看門狗進行軟重啟。也就是芯片內(nèi)部一般都有一個獨立的計數(shù)器，計數(shù)溢出后就重啟單片機，我們在啟動自己代碼前，先啟動這個看門狗模塊，運行應用程序時，定時去清除計數(shù)器，以免計數(shù)器溢出，發(fā)送復位。除了普通看門狗外，還有更高級的窗口看門狗，在規(guī)定時間去喂狗，才能正常運行，如果喂狗喂早了、喂遲了，都會引發(fā)系統(tǒng)重啟。更高要求的保證系統(tǒng)的程序跑飛導致的誤操作。

除此之外，還可以通過軟硬件結合的方式來做看門狗，例如上面應用到的，單片機正常運行時給外部看門狗IC定時喂狗，如果單片機運行出現(xiàn)問題，也會重啟系統(tǒng)。

B、采集數(shù)據(jù)防干擾

采集數(shù)據(jù)是單片機經(jīng)常要做的事情，但傳感器和單片機本身都容易受到外來的干擾，采集回的數(shù)據(jù)可以通過，排序、去大、去小，來去除干擾數(shù)據(jù)。也可以通過累加取平均值的方法去干擾。還可以通過，求和趨勢法去干擾，等等。

C、通訊防干擾

通訊、數(shù)據(jù)傳輸也是單片機系統(tǒng)中常常應用的功能，通訊防止干擾，方法有，通訊協(xié)議制定上，數(shù)據(jù)幀盡量短，數(shù)據(jù)幀加序號、加校驗，通訊失敗有從發(fā)機制。

結論：綜上所述，在單片機應用中，選取優(yōu)秀的元器件提升系統(tǒng)抗干擾外，對單片機硬件電路的優(yōu)化，再適當?shù)慕Y合軟件的優(yōu)化處理，可以使得單片機系統(tǒng)抗干擾的能力事半功倍。從本文的分析指導，可以幫助技術人員在實際應用中提升單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。

參考文獻：

[1]彭嵐峰，李曉芳，章小寶.基于單片機與無線網(wǎng)絡的實驗室安全管理系統(tǒng)設計[J/OL].現(xiàn)代電子技術，2019（10）：75-78[2019-05-17].

[2]陳竹秋，蔡煜.基于單片機的水產(chǎn)品新鮮程度檢測的報警器研制與性能[J].吉林醫(yī)藥學院學報，2019，40（03）：182-185.