单片机软硬件抗干扰技术研究

张辉

摘 要：单片机是现代化智能仪器当中不可或缺的一个元器件，对其软硬件抗干扰建设，有利于抵御单片机在工作过程当中受到外部环境的影响，提升单片机工作的稳定性。基于此，本文首先介绍了单片机软硬件干扰的主要来源因素，并提出解决抗干扰技术的方案，为单片机工作创造良好环境。

关键词：单片机；软硬件；抗干扰技术

引言：单片机是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），由运算器、控制器、存储器、输入输出设备等构成，相当于一个微型的计算机。单片机的结构比较简单，体积非常小巧，可以嵌套在多种仪器内部使用。但是也由于内部电路结构简单，存储容量较少，可以写代码量少，数据处理能力较弱，因此也容易受到软件、硬件方面的干扰。

一、单片机硬件干扰来源因素

单片机应用广泛，从民用、到商用、到工业，从玩具遥控器、到汽车电子、到飞机导弹，都能见到单片机的身影，所以干扰源也多种多样。遥控器需要低功耗、宽低电压、防跌落、防死机。商用、工业中呢，有各种高压电、电动机、交流接触器开关的电辐射等等，都能秒杀单片机。除了电辐射还有工业中的恶劣环境，高温、低温、高湿度、也同样影响单片机的工作。

二、单片机硬件干扰解决方案

单片机应用，根据实际项目，选择不同的芯片方案后，从硬件的供电电路、复位电路、晶振电路、到输入口和输出口的电路上做优化。在设计时尽力避免，各种电辐射、高温、低温影响。

例如：（图1）供电电路，如果前端的+24V給单片机供电还给其他设备供电时， 除了C1、C2、C3、C4滤波电容意外，加上D1和TVS。D1可以应对瞬间的电源拉低，单片机重启，TVS可以应对瞬间的电源毛刺，损坏和干扰电源IC和单片机。

例如：（图2）复位电路 图A是一般的延时复位电路，而B是外部硬件看门狗电路，单片机正常运行时候，通过P3.4给看门狗U3一个PMW信号，如果规定时间不给信号，U3就输出一个复位信号。

处理电源供电电路、复位电路以外，晶振、单片机VCC的滤波去耦电容、端口输入输出电路也需要注意。

晶振线路尽量短、线路尽量等长，这样可以减少外部电辐射干扰，提高晶振稳定性。电源输入滤波电容尽量靠近VCC管脚，输入和输出口加上一个小电阻可以提高静电干扰和损坏。

单片机、晶振、传感器、模拟芯片，位置远离高频变压器、开关管、继电器等、热源等干扰源。

三、單片机软件干扰解决方案

单片机硬件防干扰之外，软件防干扰手段更多。在这我们从实际应用业务角度来阐明软件防干扰的解决方案。

A、单片机自身系统的防干扰

单片机受到外部干扰，导致应用程序跑飞，或进入死循环（通常说的死机）。可以采用内部独立看门狗进行软重启。也就是芯片内部一般都有一个独立的计数器，计数溢出后就重启单片机，我们在启动自己代码前，先启动这个看门狗模块，运行应用程序时，定时去清除计数器，以免计数器溢出，发送复位。除了普通看门狗外，还有更高级的窗口看门狗，在规定时间去喂狗，才能正常运行，如果喂狗喂早了、喂迟了，都会引发系统重启。更高要求的保证系统的程序跑飞导致的误操作。

除此之外，还可以通过软硬件结合的方式来做看门狗，例如上面应用到的，单片机正常运行时给外部看门狗IC定时喂狗，如果单片机运行出现问题，也会重启系统。

B、采集数据防干扰

采集数据是单片机经常要做的事情，但传感器和单片机本身都容易受到外来的干扰，采集回的数据可以通过，排序、去大、去小，来去除干扰数据。也可以通过累加取平均值的方法去干扰。还可以通过，求和趋势法去干扰，等等。

C、通讯防干扰

通讯、数据传输也是单片机系统中常常应用的功能，通讯防止干扰，方法有，通讯协议制定上，数据帧尽量短，数据帧加序号、加校验，通讯失败有从发机制。

结论：综上所述，在单片机应用中，选取优秀的元器件提升系统抗干扰外，对单片机硬件电路的优化，再适当的结合软件的优化处理，可以使得单片机系统抗干扰的能力事半功倍。从本文的分析指导，可以帮助技术人员在实际应用中提升单片机系统的稳定可靠。

参考文献：

[1]彭岚峰，李晓芳，章小宝.基于单片机与无线网络的实验室安全管理系统设计[J/OL].现代电子技术，2019（10）：75-78[2019-05-17].

[2]陈竹秋，蔡煜.基于单片机的水产品新鲜程度检测的报警器研制与性能[J].吉林医药学院学报，2019，40（03）：182-185.