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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。
生产一线单片机系统抗干扰浅析文⊙罗小红（衡东县职业中专学校）摘要:在实验室研制并通过调试的单片机系统，将其置入现场后，往往出现这样或那样的问题，系统变得不稳定，影响其正常工作。
产生这种情况的原因主要是由于所在环境中各种干扰造成的，以致单片机系统的可靠性由多种因素决定的，而系统抗干扰性能就成为系统可靠性的重要指标。
因此，单片机应用系统中抗干扰问题也就成为设计应用中重要的课题。
关键词:单片机系统；干扰来源；抗干扰技术单片机由于其优异的性能价格比，在过程控制、运动控制、智能仪表、医疗器械等各个领域的应用越来越深入和广泛，有效地提高了生产效率和经济效益。
然而，单片机系统工作时，可能出现这样或那样的问题，使系统变得不稳定，影响正常工作。
产生这种情况的原因主要是由于所在环境中各种干扰造成的，以致单片机系统的可靠性由多种因素决定，而系统抗干扰性能就成为系统可靠性的重要指标。
因此，单片机应用系统中抗干扰问题也就成为设计应用中重要的课题。
一、单片机干扰来源及后果干扰用数学语言描述为d u/dt ,d i /dt ，雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。
典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。
敏感器件有A/D 、D/A 变换器，单片机，数字I C ，弱信号放大器等。
（一）干扰的分类按产生的原因分有放电噪声、高频振荡噪声、浪涌噪声。
按传导方式可分为共模噪声和串模噪声。
按波形可分为持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等。
（二）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。
耦合方式是通过导线、空间、公共线等，主要有：1、直接耦合。
这是最直接、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。
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。
单片机测控系统的抗干扰能力分析摘要：由于工作环境的多样性，单片机测控系统在工作过程中所受干扰比较大。
为了减少这种影响，提出了抗干扰技术，它是一项系统性的工程，该系统开发的整个过程与环节都要进行抗干扰能力的设计。
本文分析了干扰的来源与形成以及其对单片机测控系统产生的不良影响，从硬件、软件两方面来讨论单片机的抗干扰能力，尽可能的提高整个单片机测控系统的稳定性与可靠性。
关键词：单片机；测控系统；抗干扰能力中图分类号：tp274 文献标识码：a文章编号：1007-9599 (2013) 05-0000-02随着单片微型计算机的应用越来越广泛，主要用于智能化仪表中，尤其是测量控制系统的微型计算机，它是一种新型的微电子设备，具有完善的智能化特性，因而在工业系统中高达90%采用的是单片机测控系统。
由于工业环境中到处都是强弱电设备，不仅有数字电路还有不同模拟电路形成一个强电与弱电数字与模拟共存的局面，同时工作环境电磁干扰强、环境恶劣，其工作性与可靠性都会收到极大的影响。
因此，有必要对单片机测控系统的抗干扰能力进行研究，提高其在电磁环境中的适应能力以及稳定性。
1干扰的来源及形成1.1干扰的来源。
（1）较恶劣的供电环境。
属于重工型企业的铝厂，设备多数是大功率、大感性负载，启动或停止它们都会造成电网电压的大幅度变化，出现欠压、过压的现象，甚至有时候是额定电压的10%，出现这种情况可能持续几分钟或更久。
另外，大功率开关的通断也会造成电网产生尖脉冲，当尖脉冲跟电网的正弦波两者相叠加的时候，其通过交流电源进入到计算机内，对计算机造成了极大的危害，通常情况下，使得计算机发生“飞程序”，出现鼠标乱跳、打印机误动作等故障，使得计算机系统半瘫痪。
（2）严重的噪声环境。
为了实现数据采集或实时控制，模拟量、开关量的输入/输出信号线和控制线长达十几米至几百米，从而对计算机系统的干扰无从避免。
在高压系统调试后，发现在足够大的干扰下，极大的影响了线路分布电容的参数，同时，它对微型计算机引入了够强的干扰，轻微情况只是程序发生错误，影响其正常工作，严重情况下可能导致程序被冲或微机芯片直接被损坏掉【1】。
如何解决单片机的抗干扰问题随着单片机的发展，单片机在家用电器、工业自动化、生产过程控制、智能仪器仪表等领域的应用越来越广泛。
然而处于同一电力系统中的各种电气设备通过电或磁的联系彼此紧密相连，相互影响，由于运行方式的改变，故障，开关操作等引起的电磁振荡会波及很多电气设备。
这对我们单片机系统的可靠性与安全性构成了极大的威胁。
单片机测控系统必须长期稳定、可靠运行，否则将导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，甚至造成巨大损失。
因此单片机的抗干扰问题已经成为不容忽视的问题。
1 干扰对单片机应用系统的影响1.1测量数据误差加大干扰侵入单片机系统测量单元模拟信号的输入通道，叠加在测量信号上，会使数据采集误差加大。
特别是检测一些微弱信号，干扰信号甚至淹没测量信号。
1.2 控制系统失灵单片机输出的控制信号通常依赖于某些条件的状态输入信号和对这些信号的逻辑处理结果。
若这些输入的状态信号受到干扰，引入虚假状态信息，将导致输出控制误差加大，甚至控制失灵。
1.3 影响单片机RAM存储器和E2PROM等在单片机系统中，程序及表格、数据存在程序存储器EPROM或FLASH中，避免了这些数据受干扰破坏。
但是，对于片内RAM、外扩RAM、E2PROM 中的数据都有可能受到外界干扰而变化。
1.4 程序运行失常外界的干扰有时导致机器频繁复位而影响程序的正常运行。
若外界干扰导致单片机程序计数器PC值的改变，则破坏了程序的正常运行。
由于受干扰后的PC 值是随机的，程序将执行一系列毫无意义的指令，最后进入“死循环”，这将使输出严重混乱或死机。
2 如何提高我们设备的抗干扰能力2.1 解决来自电源端的干扰。
探讨单片机控制系统的抗干扰措施摘要：单片机控制系统是一种监控功能强、可靠性高、方便使用的自动控制系统，在多种领域受到广泛应用。
在进行单片机控制系统应用时，为了提高控制的有效性，需要避免单片机控制系统受到其他因素的干扰。
通过分析单片机控制系统的主要干扰来源，可以有针对性地制定抗干扰措施，避免单片机控制系统在运行中受到干扰，造成不必要的生产问题。
关键词：单片机；控制系统；抗干扰措施一、单片机控制系统干扰源分析单片机作为工业生产运行系统中非常重要的构成部分之一，由单片机所构成的控制系统必须具备较高的灵敏度。
但同时，灵敏度越高，则意味着系统可能引入干扰因素越多。
特别在强噪声环境下，被测信号可能被淹没，影响测量效果的实现。
工业现场应用中，存在大量且多类型的干扰源，这些干扰源以一种或多种方式对计算机测控系统产生影响，导致整个控制系统性能指标无法满足设计要求，进而对测量控制结果的可靠性产生不良影响，必须引起高度重视。
结合单片机控制系统的实际运行情况来看，在单片机控制系统工业现场应用中，所承受干扰以电磁能量干扰为主。
具体而言，单片机控制系统内外部干扰源主要包括以下几个方面：第一是无线电设施所产生射频干扰；第二是发动机装置上高压点火线圈向外辐射磁场强度大且频带宽的电磁波信号干扰；第三是单片机内部晶振电路干扰；第四是外部交流电路系统中所产生工频信号干扰；第五是数字电路本身门电路频繁的导通、截止造成电源地线在电流变化因素作用下所产生高频电磁干扰。
二、抗干扰的措施2.1软件抗干扰措施在单片机运行时，会有少数的干扰进入单片机控制系统，软件抗干扰措施必不可少。
因为软件抗干扰措施是以CPU为代价的，所以，如果没有硬件抗干扰措施来消除绝大多数的干扰，CPU就会一直忙碌，没有精力进行正常工作，进而严重影响单片机系统的工作效率与实时性。
下面介绍几种CPU解决抗干扰的措施。
2.1.1人工复位针对于失控的CPU,最简单的方法就是让CPU进行复位，使程序自动从OOOOH开始执行。
单片机系统抗干扰措施分析及应用
摘要：单片机的应用环境往往比较复杂，总结了产生干扰的因素，对其造成的后果进行了分析。
根据实践总结的经验，从硬件和软件两个方面对单片机的抗干扰提出了处理方法。
关键词：单片机抗干扰硬软件
单片机控制系统一般都安装在工业现场，与之相连的被控对象及待测参数往往遍布整个控制区域，这就使得各种强烈的干扰源直接或间接的影响微机控制系统的工作。
这些干扰源会使系统的可靠性和稳定性大大降低，严重的还会导致系统的运行紊乱，造成生产事故。
因而在实际的应用设计中，要提高控制系统的抗干扰能力，保证控制系统可靠的工作。
1.干扰的来源及后果
工业现场的干扰主要是以脉冲的形式进入单片机系统，其主要的途径主要有三条，即从空间的辐射，供电系统干扰和过程通道干扰。
以下的系统容易产生干扰：单位控制器的时钟频率特别高，总性周期特别快的系统；系统含有大功率、大电流驱动电路，如产生火花的继电器，大电流开关等；含微弱的模拟信号电路以及高精度 a/d 变换电路的系统。
干扰产生的后果：
(1)数据采集误差的加大。
当干扰侵入单片机系统的前向通道叠加在信号上，会使数据采集误差增大。
(2)程序运行失常。
干扰的加入使输出误差加大，造成逻辑状态改变，导致控制失常；造成程序计数器 pc 值的改变，破坏程序正
常运行。
(3)系统被控对象误操作。
单片机内部程序指针错乱，运行了错误的程序； ram 中的某些数据出错，使程序计算出错误的结果；中断误触发，使系统进行错误的中断处理。
(4)定时不准。
单片机内部程序指针错乱，使中断程序运行超出定时时间； ram 中计时数据被冲乱，使程序计算出错误的结果。
(5)数据发生变化。
在干扰的侵入下，ram中数据有可能发生改变；虽然rom 能避免干扰破坏，但单片机片内ram以及片内各种特殊功能寄存器等状态都有可能受干扰而变化，甚至eerom中的数据也可能误读写，使程序计算出错误的结果。
2.硬件抗干扰设计
2.1 选择抗干扰性能强的cpu
单片机和单片机抗干扰能力是不一样的。
单片机的选择不光考虑硬件配置、存储容量等，更要选择抗干扰性能较强的单片机，如果是工作在干扰比较大的环境，可以试试选用不同品牌的单片机。
在实践的过程中，觉得摩托罗拉、avr系列的单片机的抗干扰性能还可以。
外时钟是高频的噪声源，对系统的内外都能产生干扰，因此在满足需要的前提下，选用频率低的单片机是明智之举。
2.2 隔离与屏蔽
信号的隔离目的之一是从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔
离出来，使监控装置与现场仅保持信号联系，但不直接发生电的联系。
隔离的实质是把引进的干扰通道切断，从而达到隔离现场干扰
的目的。
常用的隔离方式有光电隔离、变压器隔离、继电器隔离和布线隔离等。
对数字信号的隔离，通常采用光电荆合器，输人、输出信号加光电耦合器隔离，可以将单片机部分和前向、后向通道及其它部分切断电路的联系，可有效地防正干扰进人主机系统对于模拟信号。
图1为一种光电耦合隔离电路。
2.3 接地
单片机系统设备的抗干扰与系统的接地方式有很大关系，接地技术往往是抑制噪音的重要手段。
良好的接地可以在很大程度上抑制系统内部噪音耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。
设备的金属外壳等要安全接地；屏蔽用的导体必须良好接地。
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。
如果系统不接地，或虽有地线但接地电阻过大，则抗干扰元件就不能正常发挥作用。
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、或接电阻。
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。
单片机系统通常既有模拟电路又有数字电路，因此数字地与模拟地要分开，最后只在一点相连，如果两者不分，则会互相干扰。
3.软件的抗干扰设计
3.1数据采集误差的软件对策
算术平均值法。
对一个点的数据连续采样多次，然后计算其平均值，以其平均值作为该点的结果，这种方法可减小系统的随机干扰对采集结果的影响。
一般取 3～5次平均即可。
比较取舍法。
测量的结果中可能会出现偏差较大的数据，如测量数据是有一定变化规律的，就可以根据变化规律将个别偏差大的数据舍去。
函数法。
用一个特定的函数对采集的数据进行处理，使测量结果中的干扰值的影响作用减小。
3.2控制状态失常的处理方法
软件冗余。
对于条件控制系统，可以把控制条件的一次采样和处理控制输出改为循环采样和处理控制输出。
这种方法对惯性较大的控制系统具有良好的抗偶然因素干扰作用。
设置输出状态寄存单元。
根据单片机系统对数据处理后的输出结果，设置相应的输出状态寄存单元，如果干扰侵入输出通道将输出状态破坏时，系统在定时查询寄存单元的输出状态信息时，就会发现错误，从而及时纠正输出状态。
设置自检程序。
在计算机内的特定位置或某些内存单元中设置状态标志，在开机后或有自检中断请求时，系统将首先运行自检测试程序，对整个系统或关键环节进行模拟测试，并将测试结果通过某种方式显示出来，这样就可以保证系统中信息存储、传输、运算的高可靠性。
3.3程序运行失常的软件对策
使用程序监视跟踪定时器程序监视跟踪定时器即watch dog在单片机抗干扰设计中使用非常广泛，各大器件生产商提供了不同的功能的芯片，如maxim 的 mx760、mx813，imp的imp690a/692al是用于微处理器系统的电源监视和控制电路。
可为cpu提供复位信号、看门狗监视、备用电池自动切换及电源失效监视。
从根本上来说，单片机系统的硬件抗干扰部分占主导地位，软件能在系统受干扰时及时发现，是一种预防措施。
我们要结合具体的单片机应用系统分析干扰源，把硬件与软件抗干扰技术相结合，完善系统监控程序，可使系统最大限度地避免干扰的产生和受干扰后及时恢复系统正常运行，保证系统长期稳定可靠地工作。
参考文献：
[1]周慧. 单片机控制系统杭干扰技术研究[j]. 石油矿场机械，2007，36(10)
[2]田裕康. 单片机抗干扰技术设计[j]. 仪器仪表用户，2003，3
[3]钱炳芸. 单片机应用系统中的抗干扰技术. 现代电子技术，2005，6
[4]李国金. 单片机抗干扰技术. 现代电子技术，2003年第15期。
