单片机控制系统抗干扰设计_李志宇

加强单片机PLC控制系统抗干扰能力的措施如今二十一世纪，科技的水平不断提高，与此同时，PLC控制系统的应用范围也越来越广。

单片机随着电子产品的不断发展，单片机的自身性能得到了显著的提高。

不论是在处理能力上还是抗干扰能力方面，单片机的性能都得到了飞速的提高。

单片机作为计算机中重要的组成部分，分析它的PLC控制系统的抗干扰能力有着关键性的意义。

因此文章主要分析了影响PLC控制系统的抗干扰能力的具体因素，通过进一步分析和探讨，从而提出了相应的加强单片机PLC控制系统抗干扰能力的具体措施。

标签：单片机；PLC控制系统；抗干扰能力；措施PLC控制系统以其自身的独特优势，工作稳定、运行可靠、控制力强、技术成熟等特点赢得了很多商家的青睐。

在单片机的应用中，PLC控制系统已经成为了其组成中的重要组成部分。

单片机主要利用PLC必备的编程接口来进行通信，使用LCD作为用户的界面，界面中可以显示出PLC的工作状态、工艺参数，也可以使用相应的按键来设置具体的工艺参数。

PLC控制系统确实在单片机中得到了广泛的应用，但是在应用的时候，也难免会出现各类的问题，尤其是其中有很多干扰源，严重影响了单片机PLC控制系统的抗干扰能力。

做好相應的抗干扰措施，对于加速单片机的发展有着至关重要的意义。

1 影响单片机PLC控制系统的干扰因素影响单片机PLC控制系统的干扰因素很多，在使用的过程中需要注意多方面，只有综合了各方面影响因素，才能更好地做好相应的防护措施。

以下就主要分析具体的干扰因素：（1）电源波形的畸变干扰。

在PLC控制系统中多是采用GRT、GTO等电力半导体器件，这些半导体器件在工作的时候容易产生谐波、噪声等多种干扰，这些干扰也正是导致电源波形畸变的主要原因。

进而对PLC 控制系统产生一定的干扰。

（2）电路耦合干扰。

电路耦合干扰是由于回路公共阻抗发生耦合从而产生电流，该过程中所产生的一些电流自然对PLC控制系统产生一定的干扰。

发生耦合的主要原因是PLC接地点的选择不当或者是接地不良造成的。

基于单片机控制系统的抗干扰设计随着单片机性价比的不断提高，它的应用范围也在不断扩大。

从人们的日常工作和生活用品到高端的国防通讯产品，单片机的身影随处可见。

单片机系统运行环境的可靠性和安全性愈来愈成为人们关注的一个重点。

因此，抗干扰设计是单片机控制系统设计中不可忽视的内容。

标签：单片机；控制系统；抗干扰1 概述单片机因其集成度高、功能强、速度快、体积小、成本低、可靠性高等特点，作为嵌入式控制器件，在很多控制系统中得到了普遍应用。

由于控制系统的工作环境往往比较恶劣，存在各种各样的干扰，这些干扰源进入控制系统的方式主要有：空间干扰（场干扰）；过程通道干扰；供电系统干扰等。

一般情况下过程通道干扰和供电系统干扰在强度上远大于空间干扰，故在设计单片机的控制系统时，应重点考虑过程通道与供电系统的干扰。

2 过程通道干扰及抗干扰措施对于过程通道，它直接与输入输出设备相连，输入输出信号在过程通道中传输时，干扰也随之进入系统，因此要防止干扰信号的进入，一是要去掉过程通道与外部设备间的公共地线，实现相互间的电隔离；二是利用光电耦合器将主机部分与过程通道及其它部分隔离开来；三是要充分考虑元器件的排列和布线，减小电路中杂散电容，分布电容的产生，抑制各种干扰噪声对系统的影响。

在设计这一部分电路时，对于过程通道中的数字信号，应采用光电隔离并增加必要的硬件电路，把主机电源和供电电源分开单独供电。

对于过程通道中的模拟信号，应让抗干扰屏蔽的位置往外设置。

也就是说，对于输入端先设干扰屏蔽再进行A/D转换，对于输出端先进行D/A转换再设置抗干扰屏蔽。

并采用具有线性变换和传输的特性的光电耦合器，尽可能的减少干扰信号在通道中的干扰。

另外还要分别对光电耦合器两边的输入输出回路电源单独供电，接地电路也要分开。

3 供电系统干扰及抗干扰措施单片机控制系统的各单元模块电路都需要工作电压，系统所需的这些工作电压一般由市电电网通过交流变压器变压，由整流电路、滤波电路、集成稳压环节稳压得到。

单片机控制系统的抗干扰设计摘要：单片机相关控制的灵敏度和系统所受的干扰具有一定的正相关关系，对单片机的控制系统而言，具有较高的灵敏度才能确保系统运行正常，但灵敏度越高，系统受到的干扰就越强，设计单片机控制系统时需要重视其抗干扰能力，确保系统能够稳定运行。

关键词：单片机；控制系统；抗干扰设计引言单片机控制系统是集通信技术、计算机技术以及自动化控制技术于一体的工业通用自动控制系统，其不但操作便捷、扩展性能好，而且还具有较强的控制功能，目前已在我国电力、化工、交通以及冶金等行业得到广泛的应用。

但由于工业作业环境较为恶劣，使得单片机容易被电源波形畸变、电磁设备启停等影响而受到干扰，使得信号接收能力大大下降，进而对测量的质量与效率造成了影响，严重的还会对单片机的软件、硬件造成损坏，使其难以正常运作。

所以，加强单片机控制系统的抗干扰设计，正确掌握其干扰源，并采取针对性的改进措施来提高其抗干扰能力，对单片机控制系统功能的正常发挥有着重要的作用。

1系统干扰源及干扰因素1.1现场干扰源电磁干扰一般分为两类，即传导和辐射。

传导类型的干扰主要是通过金属、电感、电容以及变压器传播的；而辐射类型干扰的传播途径很多，比如设备外壳和外壳上的缝隙，设备间的连接电缆，甚至是一根导线也可以成为辐射类型干扰的传统途径。

这两种干扰往往是相辅相成的，并且在干扰吸收上可以相互转化。

在测控系统中，电磁干扰主要通过“场”进入，即电磁干扰源的能量通过电磁场传递给测控系统。

电场主要是电容性耦合干扰，在导线和电路分布的电容中，干扰信号进入测控系统。

而磁场干扰是互感性耦合干扰，借助导线和电路的互感耦合，干扰信号进入测控系统。

1.2单片机控制系统自身干扰源单片机控制系统自身干扰源主要包括了散粒噪声、热噪声、常模噪声、共模噪声以及接触噪声等几方面内容。

散粒噪声是由于晶体管基区内的载流子发生随即扩散，与电子空穴发生复合反应而形成的，其主要存在于半导体原件内部；热噪声是指在没有连接电源的情况下，仍然有微弱电压存在于电阻两端，电阻两端出现电子热运动而形成的噪音电压；常模噪声即线间感应噪声或对称噪声，往往难以将其完全消除；共模噪声恰好与常模噪声相反，其指的是地感应噪声、不对称噪声或是纵向噪声，该类噪声可以进行消除，但也可由共模噪声转变为常模噪声；接触噪声通常是由于两种材料进行不完全接触，使得电导率出现变化而产生的，常出现在导体连接部位。

摘要：单片机应用系统在发动机电喷中得到了广泛的应用,然而由于发动机工作环境恶劣，提高控制系统的抗干扰性至关重要。

分析了单片机干扰的主要来源，并从硬件和软件抗干扰设计中总结了一些取得良好抗干扰性的方法。

关键词在进行单片机应用开发的过程中，经常遇到在实验室调整很好的单片机一到工作现场就会出现这样或那样的问题，这主要是由于设计未充分考虑到外界环境存在的干扰，如机械震动、各种电磁波和环境温差都会影响硬件系统的性能，导致电控单元不能正常工作。

鉴于此本文较全面分析了干扰单片机应用系统的因素并结合自己的研究课题，提出一些可增强系统抗干扰性的方法。

1单片机系统的主要干扰源（1）无线电设施的射频干扰；（2）发动机上的高压点火线圈向外辐射磁场强度大、频带宽的电磁波;（3）单片机内部的晶振电路是内部干扰源之一；（4）数字电路本身门电路频繁的导通、截止造成电源地线电流变化，也会产生很大的高频电磁干扰，各种开关电子设备通断时产生的急剧变化的电流会产生较宽频谱干扰；（5）外界交流电路中产生的工频干扰亦会影响模拟电路输出信号的准确性。

2干扰的耦合方式隔离干扰源与控制系统之间的耦合信道。

表1列出了干扰源的主要干扰方式及特征。

3单片机的硬件抗干扰设计断干扰的传输信道。

常用的措施有：滤波技术、去耦技术、屏蔽技术和接地技术。

3.1电源电路的设计源耦合逻辑电路产生的干扰进入模拟电路，二是为了避免传感器通过电源耦合对ECU干扰。

各功能模块供电系统如图1所示，皆采用7812和7805三端稳压集成芯片，且都单独对电源进行负压差保护，这样不会因其中某一稳压电源出现故障而影响整个系统电路；使用低通滤波器亦可减少以高次谐波为主的干扰源，从而改善电源波形;在输出端采用了过压保护电路。

通过上述设计可大大提高供电的可靠性。

图中D1、D2用于负压差保护，防止压差击穿稳压器的be结使器件永久失效，稳压管WY1、晶闸管Q1用于过压保护，电容E1、E2、C1、C2使输出电压波3.2模拟电路抗干扰设计比较大，因此在模拟电路中应选择低温漂系数的集成放大器；在模拟电路中共模信号对电路板影响较大，故在模拟电路中采用差动放大电路，可得出两端输出信号；接收时，将双端信号转化为单端信号，可非常有效地抑制共模信号。

探究单片机控制系统抗干扰设计要点单片机控制系统的工作环境基本上都是在机械设备中或者是工业生产现场，工作环境比较恶劣，干扰源也比较多。

因此设计单片机控制系统时，抗干扰是一个不能回避的问题。

本文主要对单片机控制系统的抗干扰设计的要点进行了分析。

标签：单片机控制系统抗干扰设计要点随着单片机在智能仪表、生产过程控制以及工业自动化等系统当中的广泛应用，在各项控制功能能够得到很好的满足之后，为了使系统能够投入到实际应用当中，那么单片机的安全性和可靠性就要提高。

但是在工业现场的条件比较恶劣，经常会受到电磁设备启动、停止以及电源波形畸变等因素的影响，就会产生一定的干扰。

在工业生产现场，干扰源会对单片机的硬件及软件造成一定的损坏，对单片机的软件运行造成的影响尤为严重。

所以在设计时就应该找准单片机控制系统抗干扰的设计要点，然后进行一定的改进，保证单片机控制系统的优越性能够充分发挥。

1 单片机控制系统干扰源分析1.1 单片机控制系统自身存在的干扰源。

对元器件的布局不是很合理、元器件的质量较差以及元器件之间的连线不合理等原因都会造成控制系统自身的干扰源，这种自然扰动称为噪音。

1.2 现场环境的干扰源。

电磁干扰主要就是通过电场或者磁场进入到控制系统。

电场途径的干扰实质其实就是电容性的耦合干扰，干扰信号在进入控制系统时候主要通过导线或者分布电容；磁场途径的干扰实质其实就是互感性的耦合干扰，干扰信号在进入控制系统时主要通过导线或者电路之间的互感耦合。

2 单片机控制系统硬件方面的抗干扰设计要点2.1 对电源干扰进行抑制。

在选择电源和设备的时候应该要尽量选择那些质量比较好的，对于动力线、控制线以及电源线要进行分别配线；要为+5V的电源设置多级的滤波处理器，而且在架设电源线时应该平行；可以用隔离变压器来阻隔大量电源传导的干扰，也可以采用滤波器来使设备的干扰传导降低同时还能够吸收尖峰电压；针对电源变压器，输入线和输出线可以采用双绞线，然后通过可靠接地屏蔽来抑制共模干扰，也可以在电源输入的一端串接LC滤波电路，然后增加设置变比为1：1，而且带有屏蔽层的隔离变压器等。

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。