单片机系统抗干扰

单片机系统抗干扰技术措施徐本升(七煤(集团)公司社保局，黑龙江七台河154600)廛屉科夔[}商要]单片机系统主要由信号检测部分、信号处理及控制部分、控制信号驱动部分、拳统零毒部分、显示部分组成。

干扰的种类主要来自系统内部元器件在系统中的状态和系统外部其它电气设备产生的干抚。

硬件抗干扰措施是电潺的抗干扰设计，屏蔽抗干技技术，双绞线及光纤的使用，去耦电路。

软件抗干就措-旌旋出错处理程序，建立软件陷阱，使用空操作指令。

‘‘、联蠢建i司]单片机；系统；抗干扰技术‘，单片机应用系统的硬件电路构成比较复杂、所用元件品种繁多，有的工作场所环境比较差，由于这些原因，为了保证单片机应用系统能够在各种环境下能正常运行，系统的抗干扰性就是一个非常重要的指标。

抗干扰就是针对干扰产生的性质、传播途径、侵入的位置和侵入的形式，采取相应的方法消除干扰源，抑制干扰传播途径，减弱电路或元件对噪声干扰的敏感性，使单片机系统能在线正常、稳定地运行。

1单片机系统的组成一个单片机应用系统的硬件电路是由如下几个部分构成的：1)信号检测部分：2)信号处理及控制部分：3)控制信号驱动部分；4)系统交互部分；5)显示部分。

由此可见一个单片机应用系统的成分是相当复杂的，从各种类型的传感器到名目繁多的各种继电器接触器、电磁阀，从类型繁多的集成电路到各种各样的耦合器件、执行部件、显示器件等。

2干扰的种类干扰就是叠加在有用信号上的不需要的信号。

是影响路正常工作的另一种噪声。

干扰以某种电信号的形式，通过一的渠道。

混入有用信号中侵人单片机系统，造成系统工作不稳定在各种实际环境中，干扰总是存在的，这些干扰能降低电子系统准确性甚至破坏其可靠性。

干扰有两种：一是来自系统内部元器件在工作时产生的干扰通过地址、电源线、信号线，分布电容和电感等传输，影响系统工状态。

二是来自系统外部其它电气设备产生的干扰。

通过传导辐射等途径影Ⅱ向单片机系统的正常工作。

干扰对单片机应用系统的作用有3个部位：1)输入系统。

单片机系统硬件抗干扰的常用方法介绍（2）单片机系统硬件抗干扰的常用方法介绍提高单片机系统抗干扰能力的主要手段1.接地这里的接地指接大地，也称作保护地。

为单片机系统提供良好的地线，对提高系统的抗干扰能力极为有益。

特别是对有防雷击要求的系统，良好的接地至关重要。

上面提到的一系列抗干扰元件，意在将雷击、浪涌式干扰以及快脉冲群干扰去除，而去除的方法都是将干扰引入大地，如果系统不接地，或虽有地线但接地电阻过大，则这些元件都不能发挥作用。

为单片机供电的电源的地俗称逻辑地，它们和大地的地的关系可以相通、浮空、或接一电阻，要视应用场合而定。

不能把地线随便接在暖气管子上。

绝对不能把接地线与动力线的火线、零线中的零线混淆。

2.隔离与屏蔽典型的信号隔离是光电隔离。

使用光电隔离器件将单片机的输入输出隔离开，一方面使干扰信号不得进入单片机系统，另一方面单片机系统本身的噪声也不会以传导的方式传播出去。

屏蔽则是用来隔离空间辐射的，对噪声特别大的部件，如开关电源，用金属盒罩起来，可减少噪声源对单片机系统的干扰。

对特别怕干扰的模拟电路，如高灵敏度的弱信号放大电路可屏蔽起来。

而重要的是金属屏蔽本身必须接真正的地。

3.滤波滤波指各类信号按频率特性分类并控制它们的方向。

常用的有各种低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器。

低通滤波器用在接入的交流电源线上，旨在让50周的交流电顺利通过，将其它高频噪声导入大地。

低通滤波器的配置指标是插入损耗，选择的低通滤波器插入损耗过低起不到抑制噪声的作用，而过高的插入损耗会导致“漏电”，影响系统的人身安全性。

高通、带通滤波器则应根据系统中对信号的处理要求选择使用。

印制电路板的布线与工艺印制电路板的设计对单片机系统能否抗干扰非常重要。

要本着尽量控制噪声源、尽量减小噪声的传播与耦合，尽量减小噪声的吸收这三大原则设计印制电路板和布线。

当你设计单片机用印制电路板时，不仿对照下面的条条检查一下。

印制电路板要合理区分，单片机系统通常可分三区，即模拟电路区(怕干扰)，数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)，功率驱动区(干扰源)。

单片机系统硬件抗干扰的常用方法介绍单片机系统硬件抗干扰的常用方法介绍影响单片机系统可靠安全运行的主要因素主要来自系统内部和外部的各种电气干扰,并受系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺影响。

这些都构成单片机系统的干扰因素,常会导致单片机系统运行失常,轻则影响产品质量和产量,重则会导致事故,造成重大经济损失。

今天店铺就给大家介绍下单片机系统硬件抗干扰的常用方法，大家一起来看看吧。

形成干扰的基本要素有三个：(1)干扰源。

指产生干扰的元件、设备或信号, 用数学语言描述如下：du/dt,di/dt大的地方就是干扰源。

如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。

(2)传播路径。

指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。

典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。

(3)敏感器件。

指容易被干扰的对象。

如：A/D、 D/A变换器,单片机,数字IC,弱信号放大器等干扰的分类1.1 干扰的分类干扰的分类有好多种,通常可以按照噪声产生的原因、传导方式、波形特性等等进行不同的分类。

按产生的原因分：可分为放电噪声音、高频振荡噪声、浪涌噪声。

按传导方式分：可分为共模噪声和串模噪声。

按波形分：可分为持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等等。

1.2 干扰的耦合方式干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道才对测控系统产生作用的。

因此,我们有必要看看干扰源和被干扰对象之间的传递方式。

干扰的耦合方式,无非是通过导线、空间、公共线等等,细分下来,主要有以下几种：(1)直接耦合：这是最直接的方式,也是系统中存在最普遍的一种方式。

比如干扰信号通过电源线侵入系统。

对于这种形式,最有效的方法就是加入去耦电路。

(2)公共阻抗耦合：这也是常见的耦合方式,这种形式常常发生在两个电路电流有共同通路的情况。

为了防止这种耦合,通常在电路设计上就要考虑。

使干扰源和被干扰对象间没有公共阻抗。

(3)电容耦合：又称电场耦合或静电耦合。

是由于分布电容的存在而产生的耦合。

单片机应用系统的抗干扰方法要消退单片机应用系统的干扰，只要去掉干扰形成的三个基本条件（干扰源、传播路径、敏感器件）之一即可，内部的干扰源可以通过合理的电气设计在肯定程度上予以消退，外部干扰源则实行屏蔽、接地、隔离等措施予以消退或切断。

抗干扰设计的主要工作是围绕这一部分绽开的，上述三个部分也不是肯定划分的，通常一个系统的抗干扰措施是多方面的综合以达到最佳的效果。

在实践中，单片机应用系统的抗干扰设计一般是通过硬件抗干扰设计和软件抗干扰设计两种途径来实现的。

硬件假如设计得当，就可以将绝大部分干扰拒之门外，但仍旧会有少量干扰，所以软件措施必不行少。

由于软件措施是以占用CPU为代价的，假如没有硬件消退绝大部分干扰，CPU将疲于奔命，严峻影响系统的工作效率和实时性。

因此一个抗干扰性良好的单片机应用系统则是由硬件设计和软件开发相辅相成而构成。

1.硬件抗干扰设计① 电源电路单片机系统使用的电源，一般都是由电网的工频沟通电源经降压、整流、滤波等环节后供应。

由于电网的影响以及生产现场大容量电气设备的开停，会使沟通电压中含有高频成分、浪涌电压、尖峰脉冲或者发生较大幅度的电压波动。

这些因素都将导致干扰通过电源途径影响系统的正常工作。

电源做得好,整个电路的抗干扰工作就完成了一大半。

很多单片机对电源噪声很敏感,因此,应采纳抗干扰的开关电源或给单片机电源加滤波电路或稳压器,以削减电源噪声对单片机的干扰。

电源线的布置除了要依据电流的大小，尽量加租导体宽度外，还要使电源线、地线的走向与数据传递的方向全都。

这将有助于增加抗噪声的力量。

每种型号的单片机都有一个稳定工作的电压范围，例如凌阳SPCE061A单片机工作电压为3.3V～5V ,超出这个范围将消失特别。

② 硬件复位电路图1 采纳MAX6827的复位电路复位电路是最简单受干扰的(由于CPU 内部的复位电路的阻抗都比较高,为10～50kΩ) ,影响也是最大的。

因此,必需实行抗干扰措施。

单片机系统的抗干扰抗干扰问题是单片机控制系统工程实现中须解决的关键问题之一。

对干扰产生的机理及其抑制技术的研究，受到国内外普遍重视。

大约在50年代，就开始了对电磁干扰的系统研究，逐步形成了以研究干扰的产生、传播、抑制和使装臵在其所处电磁环境中既不被干扰又不干扰周围设备，从而都能长期稳定运行等为主要内容的技术学科—电磁兼容技术、EMC技术。

按国家军用标准GJB 72—85《电磁场干扰和电磁兼容性名词术语》其定义为：“设备（分系统、系统）在共同的电磁环境中能一齐执行各自功能的共存状态。

即：该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其它设备的电磁发射导致或遭受不允许的降级；它也不会使同一电磁环境中其它设备（分系统、系统），因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级。

”一、干扰的作用机制及后果干扰对单片机系统的作用可分为三个部分，第一个部位是输入系统，它使模拟信号失真，数字信号出错，系统如根据该信号做出的反应必然是错误的。

第二个部位是输出系统，使各输出信号混乱，不能正常反映系统的真实输出量，从而导致一系列严重后果。

第三个部位是单片机的内核，干扰使三总线上的数字信号错乱，使CPU工作出错。

对单片机系统而言，抗干扰有硬件和软件措施，硬件如设臵得当，可将绝大多数的干扰拒之门外，但仍然有部分的干扰窜入系统，引起不良后果，因此，软件抗干扰也是必不可少的。

但软件抗干扰是以CPU的开销为代价的，如果没有硬件措施消除大部分的干扰，CPU将忙于应付，会影响到系统的实时性和工作效率。

成功的抗干扰系统是由硬件和软件相结合而构成的。

硬件抗干扰具有效率高的优点，但要增加系统的成本和体积，软件抗干扰具有投资低的优点，但要降低系统的工作效率。

由于应用系统的工作现场，往往有许多强电设备，它们的启动和工作过程将对单片机产生强烈的干扰；也由于被控制对象和被测信号往往分布在不同的地方，即整个控制系统的各部分之间有较远的距离，信号线和控制线均可能是长线，这样电磁干扰就很容易以不同的途径和方式混入应用系统之中。

单片机系统抗干扰的方法有哪些
影响单片机系统可靠安全运行的主要因素主要来自系统内部和外部的各种电气干扰，并受系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺影响。

这些都构成单片机系统的干扰因素，常会导致单片机系统运行失常，轻则影响产品质量和产量，重则会导致事故，造成重大经济损失。

形成干扰的基本要素有三个：
（1）干扰源。

指产生干扰的元件、设备或信号。

如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。

（2）传播路径。

指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。

典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。

（3）敏感器件。

指容易被干扰的对象。

如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC，弱信号放大器等。

1 干扰的耦合方式
干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道才对测控系统产生作用的。

因此，我们有必要看看干扰源和被干扰对象之间的传递方式。

干扰的耦合方式，无非是通过导线、空间、公共线等等，细分下来，主要有以下几种：
（1）直接耦合：
这是最直接的方式，也是系统中存在最普遍的一种方式。

比如干扰信号通过电源线侵入系统。

对于这种形式，最有效的方法就是加入去耦电路。

（2）公共阻抗耦合：
这也是常见的耦合方式，这种形式常常发生在两个电路电流有共同通路的情况。

为了防止这种耦合，通常在电路设计上就要考虑。

使干扰源和被干扰对象间没有公共阻抗。

（3）电容耦合：
又称电场耦合或静电耦合。

是由于分布电容的存在而产生的耦合。

（4）电磁感应耦合：。

单片机控制系统的抗干扰与安全措施
单片机控制系统在现代电子设备中得到广泛应用，其具有高效、稳定的特点。

然而，由于外部环境的干扰和可能发生的安全问题，需要采取一系列措施来保证单片机控制系统的抗干扰能力和安全性。

为了提高单片机控制系统的抗干扰能力，可以采取以下措施。

为了保证单片机控制系统的安全性，需要采取以下措施。

首先，加密和验证系统的软件和固件，以防止未经授权的访问和篡改。

除了上述措施，还可以采用其他方法来提高单片机控制系统的抗干扰性和安全性。

例如，可以采用冗余设计和备份机制，确保系统在部分故障或攻击情况下仍能正常工作。

此外，定期进行系统的维护和检修，更新软件和固件，修复已知的漏洞和问题。

另外，对系统进行严格的测试和验证，确保系统在各种条件下都能正常工作和抵抗干扰。

单片机控制系统的抗干扰和安全措施至关重要。

通过合理的电路设计、元器件选择和系统设置，可以有效提高系统的抗干扰能力。

同时，通过加密、验证、权限管理和安全监控等措施，可以确保系统的安全性能。

此外，采用冗余设计、备份机制和定期维护等方法，可以进一步提高系统的可靠性和安全性。

综合运用这些措施，可以构建出具有较高抗干扰性和安全性的单片机控制系统，为各种电子设备的正常运行提供保障。