單片機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾措施探討

米娟芳

摘要：在單片機(jī)發(fā)展的整個過程中來看，單片機(jī)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在機(jī)器設(shè)備以及工業(yè)化生產(chǎn)的過程中，單片機(jī)的使用環(huán)境在一定程度上并不是十分好，所以在嚴(yán)峻的環(huán)境下作業(yè)，單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行與作業(yè)也會因環(huán)境而受到干擾。因此，在實際設(shè)計與運(yùn)用單片機(jī)系統(tǒng)時，要避免一定的干擾因素，只有這樣才能保證單片機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行與作業(yè)。因此在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與使用中抗干擾是一個主要問題。本文主要從單片機(jī)的干擾源與設(shè)計要點(diǎn)、以及單片機(jī)系統(tǒng)防抗干擾措施二個方面展開分析。

關(guān)鍵詞：單片機(jī) 控制系統(tǒng) 抗干擾措施

隨著單片機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，單片機(jī)系統(tǒng)在智能儀表與生產(chǎn)過程控制與工業(yè)自動化生產(chǎn)中都發(fā)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(jī)控制系統(tǒng)在實際中的高效運(yùn)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(jī)控制系統(tǒng)主要應(yīng)用在工業(yè)化作業(yè)中，其環(huán)境條件可謂十分惡劣，因此，單片機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行作經(jīng)常會受到方方面面的干擾，比如電磁設(shè)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(jī)控制系統(tǒng)高效性，但是嚴(yán)重時就會對單片機(jī)控制系統(tǒng)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(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行與發(fā)展，因此在設(shè)計單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計時，一定要將這些干擾因素考慮在內(nèi)，對單片機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行改良，這樣才能保證單片機(jī)控制系統(tǒng)的正常作業(yè)，在工業(yè)化制造與生產(chǎn)中才能發(fā)揮其優(yōu)勢。

1單片機(jī)控制系統(tǒng)干擾源分析

1.1單片機(jī)控制系統(tǒng)自身存在的干擾源

接下來我們主要對影響單片機(jī)控制系統(tǒng)的干擾源進(jìn)行分析，首先就是其自身的因素，我們都知道，單片機(jī)控制系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不是一兩根導(dǎo)線就能組裝成的，其內(nèi)部器件與線路的連接關(guān)系錯綜復(fù)雜，因此，若其中器件與線路的設(shè)計不當(dāng)，那么這個因素就會成為影響其單片機(jī)控制系統(tǒng)的自身干擾源。那么其內(nèi)部器件與線路設(shè)計不當(dāng)造成的自然擾動被稱為噪音。因此，對于單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改良與設(shè)計時，一定要避免出現(xiàn)自身的因素。

1.2實際工作環(huán)境中的干擾源。

其次就是單片機(jī)控制系統(tǒng)在實際工作環(huán)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(jī)控制系統(tǒng)的使用環(huán)境一般就是在工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)中，其環(huán)境也比較惡劣，其環(huán)境中布滿了磁場與電場，那么單片機(jī)控制系統(tǒng)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(jī)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，使其偏離最初設(shè)計好的工作功能。電場干擾源產(chǎn)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(jī)控制系統(tǒng)的信號來進(jìn)入控制系統(tǒng)，然途徑后在通過系統(tǒng)本身導(dǎo)線來進(jìn)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(jìn)入控制系統(tǒng)，然后通過控制系統(tǒng)內(nèi)部的電路或者導(dǎo)線的互相感應(yīng)進(jìn)行干擾。因此，在設(shè)計單片機(jī)控制系統(tǒng)時，一定要避免這些干擾源的產(chǎn)生途徑，并在設(shè)計時做好防范措施，阻止其干擾現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2單片機(jī)控制系統(tǒng)硬件方面的抗干擾設(shè)計措施

2.1對電源干擾進(jìn)行抑制

第一點(diǎn)防干擾措施就是對電源干擾進(jìn)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(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)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(yōu)良性，然而動力線與信號線的設(shè)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(jìn)行組裝屏蔽設(shè)備時，導(dǎo)電與導(dǎo)磁性較好的材料應(yīng)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(hù)與調(diào)整，電源的波動問題會造成電壓的“畸形”，從而會影響單片機(jī)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。單片機(jī)控制系統(tǒng)所使用的電源為+5v電源這種電源要經(jīng)過多層次發(fā)濾波處理才能達(dá)到使用狀況。其電源要采用集成電壓經(jīng)過調(diào)整器來進(jìn)行調(diào)整以此來適應(yīng)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(hù)與調(diào)整讓電源，讓電源內(nèi)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(jī)控制系統(tǒng)的干擾。

（3）第三點(diǎn)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(xiàn)象出現(xiàn)。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(jī)控制系統(tǒng)與地之間的干擾。最后，也可以在電源輸入端串聯(lián)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(dǎo)干擾，一般都會在設(shè)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(qiáng)的抗干擾性，還能反抗干擾，就是防止自身的干擾再傳導(dǎo)給其他設(shè)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(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化

第二點(diǎn)措施就是對布線結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化再進(jìn)行布線與走線的時候，千萬不能將強(qiáng)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(dǎo)線與直流電動的導(dǎo)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(jī)控制系統(tǒng)中，電網(wǎng)是直接被連入模擬地的，這樣的連接方式會很容易就出現(xiàn)電網(wǎng)對控制系統(tǒng)的干擾。對于數(shù)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(diǎn)接地法，而對于大于IOMHz的信號頻率理論上是要采用多點(diǎn)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(guī)、正確符合標(biāo)準(zhǔn)的接地線。所以一定要嚴(yán)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(jìn)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(fā)光二極管讓單片機(jī)的控制系統(tǒng)的輸入信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?，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(jìn)行隔離。

但是要選擇正確的接入點(diǎn)，只有接人點(diǎn)選擇的正確，才是保證單片機(jī)控制系統(tǒng)正常運(yùn)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(guān)于單片機(jī)控制系統(tǒng)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(hù)地，保護(hù)地主要的作用就是預(yù)防漏電與保護(hù)由于漏電造成的人身安全問題。

3結(jié)束語

綜上所述，我們提到了對單片機(jī)控制系統(tǒng)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(jī)控制系統(tǒng)的高效作業(yè)，我們?nèi)孕枰岣叻栏蓴_的能力。因此就要結(jié)合單片機(jī)控制系統(tǒng)的硬件與軟件的有效結(jié)合來抑制干擾以此來保證單片機(jī)控制系統(tǒng)的有效運(yùn)作，也是保證單片機(jī)控制系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

參考文獻(xiàn)

[1]王嬌楊曉雷，探究單片機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾設(shè)計要點(diǎn)[J].實用科技，2014 （04）：189

[2]管力銳魏麗娜.單片機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾措施[J].信息技術(shù)教學(xué)與研究，2012 （43）：118