探讨单片机应用中的抗干扰技术与方法

杜青臣++林宪旗++张文亮+冯倩

摘 要目前，单片机在工业领域的应用范围逐渐扩大，但在其应用中易出现稳定性和可靠性不高等问题，影响其正常运行，因此，在应用中必须要考虑单片机系统中的抗干扰技术。本文对干扰因素对单片机系统造成的影响及影响单片机运作的主要因素和干扰后果进行了简单叙述，并对单片机应用系统中的几项抗干扰技术进行了详细叙述。

【关键词】单片机 抗干扰 方法

近年来，单片机因其独特的优势在我国工厂生产中占有非常重要的地位，在现在的高端家电、智能仪器以及日常生活中也发挥着非常重要的作用，但在诸多工业的应用中，因其领域内部本身存在较多且复杂的干扰因素，导致系统运行出现很多不可控制因素，严重影响系统设备的稳定运行，严重还会出现停止运行的问题，因此如何增加单片机的抗干扰性或减少抗干扰因素是人们必须重视的问题

1 干扰因素对单片机系统造成的影响

随着我国科技水平的发展，单片机在工业领域的应用程度也不断提升，如在某些自动化监控系统及仪表中的应用，在其应用范围不断扩大的同时，人们对于系统稳定运行的要求也越来越严格，只有这样才能有效保证生产的稳定运行。研究分析单片机的运行过程，电磁干扰、浪涌干扰、放电干扰及高频振荡干扰这几项都会影响单片机系统运行，这些因素会造成系统紊乱，出现取得数据不精确、图像串扰、串色、声音失真等问题，严重威胁系统的安全运行。

2 影响单片机运作的主要因素及干扰后果

影响单片机运行的主要干扰源：

2.1 工业中电磁干扰

单片机的使用可有效提高工业生产的效率，但在工业生产领域必须要有充足的电力，因此附近会有大型电力传输设备，这样就会存在高强度的电场或者磁场，同时加上一些自然磁波，如太阳磁波或者雷电磁波的影响，势必影响到单片机的运行，导致单片机运行不稳定，严重还会导致单片机停止运行。

2.2 单片机系统的供电干扰

工厂的运行过程中，会用到较大功率的生產设备，这样的设备一旦运行后，需要充足的电力配备，因工厂每个设备运行的时间不同，导致工厂内部电压也一直会变化，有时处于用电高峰，或出现过压、欠压情况，这样不稳定电压情况会严重单片机的运行情况。

2.3 单片机系统的其他干扰

除了以上两种干扰因素外，还有其他诸多因素，如生产中出现的噪音干扰、单片机元器件布局或者工厂电路设计等这些都会在一定程度上影响干扰单片机运行。

3 单片机应用系统中的抗干扰技术

在实际运行中，可以用到的有关单片机抗干扰技术主要分为两种，一种为软件技术，另一种为硬件技术。其系统设计大都也是包括软件及硬件两部分，硬件结构在单片机抗干扰系统主要是发挥系统之外抵御大部分干扰的作用，软件部分就是阻挡硬件系统抵抗下仍存在的干扰，可以说其为第二道抗干扰屏障。现按照这两种设计部位的不同，将抗干扰技术叙述如下。

3.1 硬件部分的抗干扰技术

3.1.1 供电技术

供电技术主要是保障电路通畅，为使得电能保持稳定防止因电源系统产生对单片机的应用系统造成干扰，可以应用交流稳压器，这样可以保证单片机系统在运行中不会出现电压过大或者不足的情况，在使用时可以应用隔离变压器隔离高频噪声，应用低通滤过器过滤工频干扰，主机部分单独供电与其他部门隔离开，应用独立的稳压电路供电，保证其不受其他部门的干扰，开关电源则提供剩余功率的供应，必要情况下输入输出的供电可应用DC-DC模块来分隔。

3.1.2 接地技术

接地技术分为三类且呈伞状接连在一起，其中一类为机壳地，其主要部分为箱体、机架等，其他的均为金属质地。部件共同接地，形成安全地带。第二类为弱信号地，其是将系统中的小信号回路、控制以及其直流电源进行连接，并将其与地进行连接。第三类为功率地，其是通过将继电器、电磁阀以及驱动电源相连并放置在一块，形成功率地。这种方式能增加电路功率，在功率增大时会干扰信号回路，产生噪声源，因此不可以将其与工作地进行连接。

3.1.3 屏蔽技术

其主要对电磁干扰的噪声源进行屏蔽，噪声源主要是来自于强电设备、高频电压等的电磁波。该技术中的屏蔽体为金属质地，可以有效控制电磁波的干扰，其控制的方式分为吸收和反射两种，在屏蔽体重用高导材料，可有效控制低频电磁波，并且还会破坏屏蔽体中的电路系统，屏蔽磁场等可使用钢、铜等材料。

3.1.4 隔离技术

该技术主要分为光电隔离和物理隔离两种，前种的方式为隔断两个电路，让其独立分开，后将噪声传入到其他的电路中，让光电隔离在光电耦合器中进行，耦合器上的输入与输出绝缘没有反馈，有效提升了单片机的抗干扰性。

3.2 软件抗干扰技术

在单片机硬件干扰性足够强大的基础上，软件抗干扰技术的实施也是不可缺少的。

3.2.1 指令冗余

单片机在被干扰后，通常会将操作的代码运行当成指令代码，使得整体程序出现错误也就是单片机程序跑飞。如果程序跑飞到一个单字节指令时，系统会自动纳入，但当乱飞到两字节时程序就会出现错误，三字节就更容易出现错误，而指令冗余就会在重要位置穿插单字节指令重新编辑有效单字节指令，使得程序正常运行。

3.2.2 软件陷阱

其主要是通过设置程序陷阱，迫使程序重新正常运行。当干扰信号将PC值改变，如进入了非程序区，不管PC 指向哪一字节，都会将程序进入到“陷阱”，后强迫程序进入到复原状态，重新返回到主程序。

3.2.3 “看门狗”技术

看门狗”技术、看门狗定时监测都称之为“看门狗”，这是一种比较常用的抗干扰技术，其运行时间比较长，与已知的循环设定时间相比，如果时间一旦超出，检测到系统步入死循环，该技术就会迫使程序返回到OOOOH入口，出现一段出错处理程序，将系统运行至正轨。

单片机的运用对我国工业发展有着非常重要的影响，但其易受到干扰影响，针对这一问题的抗干扰技术有很多种，我们必须要结合实际情况采用科学合理的抗干扰方法，以保证单片机可靠稳定运行。

参考文献

[1]张碧翔.抑制设备中单片机控制系统噪声的几点措施[J].电声技术，2014，38（05）：30-32.

[2]索宝剑，李依哲，高雁清.抗干扰技术的方法在系统控制中的应用[J].通讯世界，2016（03）：230.

作者单位

1.山东省科学院激光研究所 山东省济宁市 272017

2.山东省现代光学仪器工程技术研究中心 山东省济南市 250101endprint