单片机系统抗干扰性能方面分析方案

２ ． １ 电源 干 扰
然后 ，再对感应体进行接地处理 ，操作 时候 也要特别注意 ，不 能将 其混淆成接地环路 ，对于消除静 电干扰这是最为直接有效 的方法 。 最后 ，将强 电流负载 电路和计算机弱 电流 电路进行接地时 ，一定要 把它们的接地点分清 ，不 能混淆 ，同时采用粗铜线把地线和箱底地
一
３ ． ３输入输 出抗干扰措施 想要对可能进入主机系统进行有效地干扰 ，在输入输 出信号上 可 以做一些改进 ，比如加上 电藕合器来对信号进行隔离 ，这样 的话 就可 以把主机部和前 向、后向通道和与其余部分之 间的电路关系有 效切断 。利用单片机来进 行长线 的信 号传输 时，一定 要记得使用双 绞线 ，因为使用双绞线可 以对系统 的抗 噪声 能力进行有效 的提 高， 同时要注意 的是 ，针对传输路线一定要做到 匹配 阻抗 ，也就是要给 传输线的始端配置 串联 电阻，末端配置 并联 电阻，这样才是科学有 效 的匹配 ，才更加有利于系统的抗干 扰能力 的提高 。 ３ ． ４采用看 门狗技术 利用好看 门狗技术 ，可 以有 效避 免程序在进行运 行时出现死循 环的情况 。看 门狗技术分为两种 ：一种是硬件看 门狗 ，一种是软件 看 门狗 。硬 件 看 门狗 主 要 是 借 助 定 时 器 ， 当主 程 序 进 行 运 行 时 ，在 所定时间到达之前对定时器进 行复位 处理， 一旦有死循环现象 出现 ， 即使是在所定时 间之后 ，同样会对 定时器进 行复位 ，这样就对程序 的运行进行 了强而有力 的监控 。软件看 门狗有着和上 述相似 的工作 原理 ，它在程序存储器拥 有的空余地址 里填 充满 统一 的跳转指令 ， 当死循环现象出现 ，程序指针就会转 向这些地址 ，这些程序就被强 制跳转到程序的开始处 ，也可 以是其他 完成程序跳转 的地址 ，这样 就使程序和死循环发生分 离。这就是经 常说 的软件 陷阱，它具有非 常 明显的效果，所 以在实际中广泛被使用。 ４结束语 通过对分析单 片机 嵌入 式系 统常 见的几种 干扰源 ，针对 不同的 干扰源我们就可 以采取不 一样 的抵抗措施 ，做 到对症 下药 诚然 ， 不 同的系统 出现 的干扰情 况也 是不尽相 同的，系统在 适应 性能和精

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。

般来讲 ， 干扰进 入测 控 系统后 ， 所造 成 的影 响
大致有 以下几 个方 面 ：
㈩ 数据 采 集 错 误 加 大 。特 别 是 当传 感 器 接 １使
ｌｏＰ ｅ ｅ ｔ ｅｙ ，ｄ ｉｈ ｉｃ ｅ ｓ ｓ ｔ ｃ ｕ ａ ｙ ａ ｄ ｓａ ｉ ｔ ｆａ ｐ ｉａｉｎ ｓ ｓｅ ｗｏ ｋ ｌ ｉ ｆ ｃｉ ｌ ￣ ｌｅ ｎ ｒ ａｅ ｈｅ ａ ｃ ｒ ｃ ｎ ｔ ｂ ｌｙ ｏ ｐ ｌｃ ｔｏ ｙ ｔｍ ｒ ３ ｖ ｉ
．
Ｓ Ｏ ｓ ｅ ｋ ｔ ａ ０ ｏ ｔ Ｄ ａ ｈ ｔｓ ＾－
ｗ ｒ ｄ ｓ ｎｎ ｃ ｎｌ ｉ ｉ ｅ ｎｉ ｌ ａｔ— ａｒ ｉ ｏ ｔ ｐｌ ａ ｏ ｙｔ ａｅ ｅｉ ｉｇｔ ｈｏ ￣ ｍｐｏ ｄｅｔｅ ｎｉ ｊｎｍ￣ ｆｈ ａｐｉ ｔｎｓｓ ｍ． ｇ ｅ ｏ ， ｖ ｒｙ ｅ ｃｉ ｅ Ｋ ３．ｒｓ Ｓ Ｍ（ｉｇ ｃ ｉ】 ｎｉ ａ￣ｉｇ Ｓｆ ａ ； ｒ ｒ ｅｉ ；Ｄ ｔ ｃｌ ｃｏ ｅ￣０ｄ ： Ｃ ｓ ｌ ｈ ；ａ ｔ—Ｊ ｎｎ ； ｏｔ ｒ Ｐｃ ａ ｄｓ ｎ ａ ｏｌ ｔｎ ｎ ｎｅ ｐ ｎ ｗｅ ￣ｍ ｇ ａ ｅｉ
机应 用 中的 重要 环 节 。在 单 片 机 应 用 系统设 计 中，通 过 硬 件 和 软 件 设 计 都 可 以解 决 干 扰 问题 ， 但软件 解 决 方案 ，更 经 济 、更 有 效 ，它 可 以提 高 应用 系统的 Ｉ 作 准 确 性 、工 作稳 定性 ：即利 用
软 件 设 计 技 术 ，奎 面提 高 应 用 系统 的 抗 干 扰 能 力 。
可靠性等方面都具有相 当重要 的作用 。因此 ， 软件 的抗干扰设计与硬件 的抗 干扰设计一样 ， 是单片机 应用系统中不可缺少的一项重要内容。

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。

PIC单片机抗干扰设计摘要:单片机已经普遍应用到各个领域,对其可靠性也提出了更高的要求。

影响单片机可靠性的因素很多,但是抗干扰性能是最重要的一个因素之一。

本文对PIC单片机抗干扰设计主要从硬件干扰抑制技术和软件干扰抑制技术两个大方面来进行分析。

关键词:PIC单片机抗干扰硬件软件1 硬件干扰抑制技术1.1 采用合理的隔离技术采用合理的隔离技术对单片机抗干扰起着非常重要的作用。

隔离不仅能够将外来干扰信号的通道阻断,而且还可以通过控制系统与现场隔离实现抗干扰目的,使得彼此之间的串扰最大限度地降低。

常用的隔离技术主要包括变压器隔离方式、布线隔离方式、光电隔离方式和继电器隔离方式等。

1.2 合理选择系统时钟PIC单片机系统时钟频率为0～20MHz,时基震荡方式主要有四种,每一种时基震荡方式由不同的时基频率相对应:外接电阻电容元件的阻容振荡方式RC,频率为0.03MHz～5MHz;低频晶体振荡器/陶瓷谐振器振荡方式LP,频率为32.768kHz或200kHz;标准晶体振荡器/陶瓷谐振器振荡方式XT,频率为0.2MHz～4MHz;高频晶体振荡器/陶瓷谐振器振荡方式HS,频率为4MHz～20MHz。

外接方式主要有三种:外接晶体振荡器/陶瓷谐振器、外接时钟电路、外接RC。

用户在选择基振荡方式和外接方式时可根据PIC单片机应用系统的性能、应用场合、价格等因素来进行。

外接时钟属于高频噪声源,从可靠性方面来讲,不仅会干扰本应用系统,而且还能够干扰外界。

频率越高越容易成为噪声源,因此应采用低频率的系统时钟,但是必须把与系统性能要求相符作为前提条件。

1.3 合理设计电路板在电路板设计时,不要只是采用单一的PCB板进行,而应尽可能多的采用多层PCB板来进行,其中一层用作接地,而另外一层用作电源布线,这样就使得退耦电路形成,同时,这样的电路其屏蔽效果也比较好。

如果对空间没有任何的硬性规定,同时要成本因素进行考虑,此时在设计电路板时就可以采用单层或者双层的PCB板进行布线,这样需要从电源单独引电源线进行布线,并将其逐个分配到每个功能电路中,另外,还要将所有的地线汇集到靠近电源地的一个点上。

２１ ０ ０年
第５ 期
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ Ｎ Ｏ Ｍ ＴＯ ＣＥ Ｃ ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｆ Ｒ Ａ Ｉ Ｎ Ｉ
０机械 与电子 系统 的硬件抗干扰研究
龚长青 王 清 （ 菏泽 学院机 电工程 系 山东 菏泽 ２４０ ） ７ ０ ０
导线 、 壳体 上的辐 射 、 收与 调 制 干 吸 常 工 作 ， 终 导致 执 行 器 操 作 错 误 。 系 统 中 的 干 扰 主 要 有 以 下 几个 方 态 下工 作 所 产 生 的电 磁 场 在 线 路 、 最 扰 。 种 干扰 对微 机 系统 的影 响 是 相 当 严 重 的 ， 采 取 措 施 不 利 ， 可 这 若 则 面 ：
抗 序 失 控 、 机 等＿ 死 １ ＿ 干扰 的信 息 通 过 通 信 链 路 进 入 系 统 后 ， 系 统 的 使 微 处 理 器 的定 时 信 号 电平 平 稳 ， 干扰 性 好 。 。受 使 硬 件抗 干扰 一 般 从 切 断 干 扰 窜 人 系 统 的 渠 道 人 手 ． 即从 空 间抗 干 可 靠 性 受 到威 胁 。 供 过 干 扰 一 般 是 在 电场 和 磁 场 的 作 用 下 ， 以辐 射 电 磁 波 的 形 式 ， 合 扰 、 电系 统 抗 干 扰 ， 程 通道 抗 干扰 三 方 面 寻 求 解决 途 径 。 耦
１１ 系 统外 部 干扰 源 ．
使微机程序乱套 。
消 除 空 间 干 扰 的 主要 措 施 是 采 用 合 理 的接 地 ， 蔽 及 布 局 ， 此 屏 因 系 周 围 空 间发 射 很 强 的 辐 射 波 ， 种 辐 射 波 的 频 谱 很 宽 ， 电子 系统 的 空 间抗 干扰 设 计 主 要 是 地 线 系 统 设计 、 统 的屏 蔽 和 布局 设 计 。在 布 这 对 局 上 使 传 输 大 电 流 的 导 线 远 离 控 制 板 ． 使 其 强 电 与 弱 电 分 离 ； 应 并 在 干扰能力很强。 用 系统 上 加 上 金 属 外 壳 进 行屏 蔽 ： 线 主要 包 括 系统 地 、 壳 地 、 字 地 机 数 电 磁 干 扰将 会 通 过 各 种 途 径 影 响 到 系统 的工 作 ， 要 方式 有 ： 主

路 ，减 小可 控硅 产生 的噪 声 （ 个噪 声 这
布 电容的存在而产生的耦合 。
（ ４）电 磁感 应 耦 合
又称 磁 场 耦 合 ，是 由于 分 布 电磁 感 应
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 、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
愿 能 对 相 关 人 员有 一 定 益 处 。
要考虑 ，使干扰源和被干扰对象 间没有公 共阻抗。 （ ） 电容 耦 合 ３ 又称 电场耦 合或静 电耦 合 ，是 由于分
一
干 扰 的种 类 成 因及 途 径
干 扰的 分类 有好 多种 ，通 常可 以按
（ ６）可控 硅 两端 并 接 Ｒ Ｃ 抑制 电
严 重时 可能 会 把 可控硅 击 穿 的 ） 。
２ 切断干 扰传播路径 切断干扰 传播路径的常 用措 施如下 ：
（ １）干扰 源 。指 产生 干 扰 的元 件 、
由于 单鳟机 应 用 系统 的硬 件 电路 构成 复 杂 、
所用 元件品 种繁 多及工 作扬 所环境较 恶劣 等
原 因 ， 努 了保 证 单 片机 应 廊 系统 能 够 在 各 种
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 。 针 对形 成 干扰 的 三个 主要 因素 ，我

单片机系统软件抗干扰设计【摘要】本文主要讨论了在基于单片机的测控系统中，如何通过软件抗干扰设计，提高系统稳定运行的可靠性和安全性。

【关键词】冗余；软件陷阱；中断；程序监视定时器0 引言随着单片机测控系统越来越复杂，工作环境的干扰也越来越严重。

面对环境恶劣的工业现场，大量的干扰源虽然不会造成单片机系统硬件的破坏，却常常会侵入系统破坏数字信号的时序，更改单片机寄存器内容，导致程序在地址空间内“乱飞”，或者陷入死循环。

因此，要保证新型微控制器的可靠性、安全性，就必须在提高硬件可靠性的基础上，在程序设计中采取措施，通过软件技术增强系统的稳定运行。

由于程序设计灵活，节省硬件资源，所以软件抗干扰设计越来越引起人们的重视。

下面，就以MCS-51系列单片机为例，讨论在基于单片机的测控系统中，主要应用的软件抗干扰设计。

1 指令冗余设计“指令冗余”就是在程序关键的地方人为插入一些单字节指令，或将有效单字节指令重写。

它是使程序从“乱飞”状态恢复正常的一种有效措施，其前提条件要求PC指针必须指向程序运行区，且必须执行到冗余指令。

正常情况下CPU取指令过程是先取操作码，再取操作数，当指令计数器PC受到干扰出现错误时，程序便脱离正常轨道“乱飞”，导致CPU把一些操作数当作操作码来执行，从而引起整个程序的混乱。

NOP指令的插入是指令冗余设计的一种主要方式，由于MCS-51的所有指令不超过3个字节，且多为单字节指令，所以通常是在双字节指令和三字节指令后插入两个字节以上的NOP指令。

这样即使程序“乱飞”落到操作数上，由于空操作指令NOP的存在，就避免了后面的指令被当作操作数执行，使程序自动纳入正轨。

此外，在对于程序流向控制起决定作用（如RET、ACALL、LJMP等）或对系统工作状态起重要作用（如SETB等）的指令后面，插入两条NOP指令或重复写入该指令，也可迅速将乱飞程序纳入正轨，确保这些重要指令的正确执行。

2 软件陷阱的设计当乱飞的程序进入非程序区，冗余指令便失去作用。

244 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering单片机技术• SCM Technology【关键词】单片机 抗干扰技术 数字滤波技术1 引言如图1所示，单片机测控系统是在程序化管理下形成的测控系统，它可以在工业生产过程中提高机械控制的效率。

但是，工业现场环境复杂，具有电磁功能的大量设备频繁启动、停止，产生的干扰影响了单片机系统的正常运行。

本文针对单片机测控系统中的抗干扰问题，单片机测控系统中的软件抗干扰技术文/陈欣从软件抗干扰技术方面进行了分析和研究，并提出了解决方案。

工业单片机测控系统的常见影响如下：1.1 干扰加大数据采集的误差测试系统通道的输入部分受到干扰信号的入侵，有用信号和外来干扰信号相互叠加，加剧了该通道数据采集的误差。

尤其在当前系统输入的是小电压信号时，数据干扰的现象更加严重。

1.2 干扰使数据发送变化单片机系统中的程序是存放在存储器EPROM 中，这些程序不易发生变化。

但是单片机系统的RAM 数据区是可以读写的，它可能会受到读入信息的干扰从而发生变化。

因为干扰渠道的区别，以及数据性质的区别，单片机系统受损害的情况也各不相同，可能造成控制失灵，也可能造成数值误差，更严重的会改变单片机系统某些部件（如串行口、定时器／计数器等）的运行状态等。

1.3 干扰使控制状态失灵在单片机系统中，控制状态依赖于特定条件的输入状况和处理结果，干扰的侵入会造成条件状态错误，引起虚假的信号，从而加大输出控制的误差，甚至控制失常。

1.4 干扰使程序运行失常单片机系统正常运行的前提是CPU 正常工作，如果干扰信号影响到了CPU ，则程序计数器不能正常运行，从而引起系统混乱、控制失灵，即通常说的程序“跑飞”。

现在使用的单片机抗干扰技术主要分为硬件与软件两类。

硬件抗干扰技术固然可以降低系统受干扰的程度，但是成本较高，灵活性不足，而且容易受电磁干扰。

第五章单片机应用系统的抗干扰技术设计§5．1 干扰源我们要进行抗干扰措施，首先就得仔细研究干扰产生的原因、途径，掌握或了解其规律后，才能有针对性地提出各种抗干 / 扰的理论和措施。

5.1.1干扰与噪声的区别(1> 噪声是绝对的，它的产生或存在不受接收者的影响，是独立的，与有用信号无关。

干扰是相对有用信号而言的，只有噪声达到一定数值、它和有用信号一起进入应用系统并影响其正常工作时才形成干扰。

(2> 干扰在满足一定条件时，可以消除；噪声在一般情况下，难以消除，只能减弱。

5.1.2分类根据产生干扰的物理原因，干扰可以分为如下几种类型：机械干扰、热干扰、光干扰、湿度干扰、化学干扰、电和磁的干扰、射线辐射干扰。

其中，电和磁的干扰是最为普遍和严重的干扰，下面对电磁干扰作重点论述。

电磁干扰的分类：(1> 从噪声产生的来源分类可以分为：错误!固有噪声源固有噪声是指器件内部物理性的无规则波动所形成的噪声。

错误!人为噪声源人为噪声源主要是各种电气设备所产生的噪声，主要有以下几种：1. 工频噪声，大功率输电线是典型的工频噪声源。

低电平的信号线只要有一段长度与输电线平行，就会受到明显的干扰；即使一般室内的交流电源线，对输入阻抗低和灵敏度高的传感器来说也会是很大的干扰源。

在传感器的内部，由于工频感应也会产生交流噪声，它所形成的干扰也不可忽视。

2. 射频噪声，高频感应加热、高频焊接等工业电子设备以及广播、电视、雷达及通信设备等通过辐射或通过电源线会给附近的传感器系统带来干扰。

3. 电子开关，由于电子通断的速度极快，使电路中的电压和电流发生急剧的变化，形成冲击脉冲，从而成为噪声干扰源。

错误!自然噪声源和放电噪声自然噪声主要指天电形成的放电现象。

放电现象的起因不仅是天电，还有各种电气设备所造成的，主要有：电晕放电、火花放电、放电管放电等。

(2> 从干扰的出现区域来分可分为内部干扰和外部干扰。

(3> 从干扰对电路作用的形成分类错误!差模干扰也称为串联干扰，差模干扰进入电路后，使传感器系统 / 的一个信号输入端子相对于另一个信号输入端子的电位发生变化，即干扰信号与有用信号按电势源串联起来作用于输入端。

单片机抗干扰措施概述在单片机应用中，抗干扰是一个非常重要的问题。

由于电磁干扰的存在，单片机可能会受到干扰信号的影响，导致系统的性能下降甚至功能失效。

因此，为了确保单片机系统的稳定运行，需要采取一些抗干扰措施。

本文将介绍单片机常见的抗干扰措施，包括软件抗干扰措施和硬件抗干扰措施。

软件抗干扰措施1. 外部中断和定时中断技术外部中断是单片机接收外部信号的一种方式，通过设置中断触发条件，当接收到特定信号时触发中断处理程序。

通过使用外部中断技术，可以及时响应干扰信号的触发，进行干扰处理。

定时中断也是一种常见的抗干扰措施。

通过设置定时器，定时生成中断信号，进行对干扰信号的定时处理。

2. 硬件监控和重启单片机系统中，可以通过硬件监控电压、温度、电流等参数，并根据监控结果采取相应措施。

例如，如果电压过高或过低，可以通过监控电源电压的方式，自动重启系统，以恢复正常运行。

3. 硬件看门狗硬件看门狗是一种常见的抗干扰措施。

通过设置看门狗定时器，在预设时间内必须向看门狗喂狗，否则看门狗将复位单片机。

看门狗能够有效监控单片机运行，并在系统崩溃或运行异常时进行自动重启。

硬件抗干扰措施1. 接口屏蔽和过滤对于单片机与外部设备接口，可以通过屏蔽和过滤的方式降低干扰信号的影响。

接口屏蔽是通过在接口线上添加屏蔽层，减少干扰信号对于单片机的干扰。

常见的屏蔽层材料包括金属层、导电胶和导电纤维等。

接口过滤是通过添加滤波器或滤波电路，降低接口信号中的干扰成分。

常见的滤波器包括低通滤波器和带阻滤波器等。

2. 地线设计在单片机系统中，地线设计也是一个重要的抗干扰措施。

合理地划分地线，避免地线回路产生环形，可以有效减少共模干扰。

3. 电源干扰削弱技术电源干扰是单片机系统中常见的干扰源之一。

为了降低电源干扰，可以采取以下措施：•过滤电源线，加装滤波电容和滤波电阻，降低电源中的高频干扰成分。

•使用稳压器或电源滤波器，确保电源稳定，并降低电源线上的干扰噪声。

号 。若多 次采样 后 ， 信号总 是变 化不 定 ， 认为存 在 则
１ 干扰 的产生及 其 对微 机控 制 系统 的影 响
干扰一般 沿 各种 线路侵 入系 统 。 径 ； 系统 接 地
干扰 ， 可停止采 集 ， 出报警信 号 。图 ｌ 发 所示 的流 程
Ｎ Ｐ作 冗余指 令 。软 件 陷 阱 一 般 安放 于 非 程 序 区 ， Ｏ
包括未 使用 的 中断 向 量 区 ， 使 用 的大 片程 序 存 储 未 器空 间及各 种表格 的最 后位 置 。程序 区是 由一 系列
执行指令 构成 的 ， 般 不能 在 此 指令 串 中任 意 安 排 一
煤
炭
工
程
２０ 第 ｌ ０２年 期
Ｉ目６ 匮 ｌ Ａ ｔ （ Ｒ
ｉ一 一
所 谓软件 陷阱 ， 是一条 引导 指令 ， 强行将 捕 就 它
获到的程 序 引向一 个 指定 的 地 址 ， 那里 是 一段 对 在
程序 出错 进 行处理 的专 用程序 。如 果 我们把 这段 程
序的地 址称为 Ｅ ＲＯ 软 件 陷阱即 为一条 ＬＭＰＥ ． Ｒ Ｒ， Ｊ Ｒ Ｒ Ｒ指令 ， 加 强 其 捕 获 能力 ， 在 其 前 面加 两 条 Ｏ 为 可
另外 ， 干扰还 可 以场 的形式 从系 统所 在的空 间侵 入 。 这类干 扰多 发 生 在 高 电 压 、 电流 、 大 高频 电磁 场 附
延 时 ， 能对抗 较 宽的 干 扰 信 号。 对于 每 次 采集 的 就 最 高次数 限额和 连续 相 同次 数 ， 均可 按 实 际 情况 作
程序失 控后 ， 简单解 决 方 法 就是 对 Ｃ Ｕ进行 最 Ｐ 人工 复位 ， 迫 程 序 从 Ｏ Ｏ Ｈ重 新 开 始 执行 。当 强 ＯＯ 然， 更好 的办 法是使 其 自动纳 人 正轨 ． 可通 过软 件方

摘要 ： 绍 Ｐ Ｃ在 工 业控 制领域 的应 用 以及 Ｐ 介 Ｌ Ｉ ｃ在应 用过 程 中要保 证正 常运 行应 该 注意 的一 系列 问题 ， 中对影 响 单 片机 Ｐ Ｃ控 制 系统 文 Ｌ 稳 定性 的主要 干扰 源 、 因进 行 了分析 ， 成 从硬 件 电路设 计和 软件 程序 编 制入 手， 究探 讨提 高单 片机 Ｐ Ｃ控 制 系统抗 干扰 能力的 方法和 措施 。 研 Ｌ
Ｖａｕｅ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｌ ｇｎ ｅｉｇ
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Ｍ ｅ ｓ ｒ ｓｆ ｒ Ｓ ｒ ｎ ｔ ｅ ｉ ｇ Ａｎ ｉ ｉ ｔ ｒ ｅ ｅ ｃ ｉ ｔ ｆＳ ａ ｕ ｅ ｏ ｔ ｅ ｇ ｈ ｎ ｎ ｔ ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅＡｂ ｌ ｙ ｏ ＣＭ ＬＣ Ｃｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ － ｉ Ｐ ｎ ｒ ｌＳ ｓｅ
１ 影 响 单 片 机 Ｐ Ｃ控 制 系统 的 干 扰 因 素 Ｌ 并 且 将 屏 蔽 层 接地 。数 字传 输 线 也 要用 屏 蔽 线 ， 且 要 将 屏 蔽 层 接 并 ① 电源波形畸变干扰 ： 由于 ＰＥ控制 系统本身或者 电网其 它设 地 。 Ｉ 由于 双 绞 线 中 电流 方 向相 反 ， 小相 等 ， 将感 应 电流 引起 的 噪 大 可 备采用 Ｇ Ｔ Ｇ Ｏ ＩＢ Ｒ 、 Ｔ 、Ｇ Ｔ等 电力 半 导体 器 件 ，在 工 作 时 产 生 的高 次 声互相抵消 ， 故信号线多采用双绞 线或屏蔽线。 ②输入、 出信号的 输 谐 波 、 声 、 生 振 荡 等 ， 起 电 网 电源 波 形 畸 变 ， 过 电 源 线 路 对 防 错 ， 噪 寄 引 通 当输 入 信 号 源 为 晶 体 管 ， 是 光 电开 关 输 出 类型 时 ， 关 断 时 或 在 Ｐ Ｃ产生的干扰。② 电路耦合干扰 ： Ｌ 由于 Ｐ Ｃ接地点选择不当或接 仍有较大的漏电流 。而 ＰＥ的输入继 电器灵敏度较 高， Ｌ Ｉ 如漏 电流干 地 不 良 ， 过 回 路 公 共 阻抗 发 生耦 合 而 产 生 的 电流 干 扰 。 ③ 输 入 元 扰超过一定值 ， 通 就形成 了误信号。 同样 ， 当输出元件为 Ｖ Ｈ 双向晶 Ｔ（ 器件触点的抖动干扰 ：由于现场强 烈振动 使 Ｐ Ｃ输 入元器件触点 闸管１ Ｌ 或是 晶体 管输 出 ， 外 部 负载 又很 小 时 ， 因 为 这 类输 出 元件 而 会 发生抖动（ 尤其是常闭触点） 生的误信号所形成 的干扰。④ 电容性 在 关断时有较大的漏 电流 ， 产 引起微 小电流负载的误动 ， 导致输 入与 干 扰 ： 干扰 源 与 干扰 对 象 （ Ｌ 之 间 存 在 分布 电容 耦 合 所 产 生 的 输 出信 号 的 错误 ， 设 备 和 人 身 造成 不 良后 果 。 解 决 办 法 是 在 这 类 在 Ｐ Ｃ） 给 干扰。⑤ 电感性干扰 ， 干扰源 中的交变磁场通过 干扰 对象（Ｌ）￣ Ｐ ｃＣ 的 输 人 、 出 端 并联 旁 路 电阻 ， 输 以减 小 Ｐ Ｃ输 入 电流 和 外部 负载 上 的 Ｌ 电感性元件耦合所产生的干扰。⑥波 干扰 ： 由空间电磁波（ 主要是 雷 电流 。 达 、 台、 动 电话 等 ） 电磁 场 、 导 波 的传 导 电流 和 传 导 电压 所 电 移 的 传 ２１４设 计 合 理 有 效 的 电缆 敷 设 方 式 。 为 了减 少 动 力 电缆 辐 射 ．． 产 生 的 干扰 。 电磁干扰 ， 尤其是变频装置馈 电电缆。 在施工中，特别注意 不同类型 的信号分别 由不同电缆传输 ， 信 ２ 软硬件双管齐下 ． 加强单片机 Ｐ Ｃ控制 系统抗干扰能力 Ｌ ２１确 定 合 理 的硬 件 设 计 方 案 ，力 图 加 强 系统 抗 干 扰 能 力 为 号 电缆应按传输信号种 类分层敖设 ， 禁用同一 电缆的不同导线同 ． 严 了保 证 系统 在 工业 电磁 环 境 中 免 受 或减 少 内 外 电磁 干 扰 ，第 一 ， 必 时 传 送 动 力 电源和 信 号 ，避 免 信 号 线 与 动 力 电缆 靠 近 平 行 敖 设 ， 以 须 从 设 计 阶段 开 始 便 采 取 三 个 方面 抑 制 措 施 抑 制 干 扰 源 、 断 或 减 少 电磁 干 扰 。 切 衰 减 电磁 干 扰 的传 播 途 径 、 高 装 置 和 系统 的抗 干 扰 能 力 ， 二 ， 提 第 从 为 此 采 取 以 下措 施 ， 施 工 中 一般 分 ４ ５层 敷 设 电缆 和 制 作桥 在 ～ 第 第 第 第 硬 件 设 计 人 手 ， 过 合理 配 置供 电 电源 、 通 正确 选 择 接地 点 、 地 方式 架 ， 一 层 信 号 电缆 ， 二层 控 制 电缆 ， 三 层 动 力 电缆 ， 四层 高 接 和 输 入 输 出 配线 等 措 施 ， 有效 提 高 系 统 的 抗 干 扰 能 力。 可 压 电缆 ， 硬 件 和 措 施 上 尽量 避 免和 减 少 了 电磁 干 扰 。 从 ２１１采用优 良电源加强系统抗干扰 能力。采用性 能优 良的电 ．． ２２合 理 设 计 软 件 由于 电磁 干 扰 的复 杂 性 ，要 根 本 消 除 干扰 ＿ 源 ， 制 电网 引 入 的 干扰 。 在 对 于 ＰＥ系统 供 电 的 电源 ， 抑 现 Ｉ 一般 都 采 影响是不可能的 ，因此在单 片机 Ｐ Ｃ控 制系统的软件设计和 组态 Ｌ 用隔离性能较好 的电源 ， 由于 Ｐ Ｃ本 身抗 干扰的能力很 强， 常只 时 ， Ｌ 通 还应在软件方面进行抗 干扰处理 ， 进一步 提高系统 的可靠性。 常 要 将 ＰＥ 电源 与 系 统 动 力 设 备 分开 配 线 ，对 于 从 电源 来 的 干 扰 ， Ｉ 具 用 的一 些 提 高软 件 结 构 可 靠 性 的措 施 包 括 ： 字 滤 波 和 工 频 整 形采 数 有 足够 强的抑 制能力。但是 ， 如果遇到特殊情 况 ， 电源干扰特别严 样 ， 有 效消 除 周 期 性 干 扰 ； 时 校 正参 考 点 电位 ， 采 用 动 态 零 可 定 并 重， 可采用带屏蔽层的隔离变压器供 电， 甚至 加接线路滤波器 ， 以抑 点 ， 防 止 电位 漂 移 ； 用 信 息 冗 余 技 术 ， 计 相 应 的软 件 标 志 位 ； 可 采 设 制从交直流 电源侵入 的常模和 共模 瞬变干扰 ，还可抑制 Ｐ Ｃ内部 采 用 间 接 跳 转 ， 置 软 件 保 护 等 。 Ｌ 内部 具 有 丰 富 的软 元件 ， Ｌ 设 ＰＣ 如定 开 关 电源 向 外辐 射 噪 声 。 在 有 较 强 干扰 源 的环 境 中使 用 ＰＥ ， Ｉ 或对 时器 、 数器 、 计 辅助继 电器等 ， 用它们 设计一些程序 ， 以屏蔽输 利 可 防 提 Ｐ Ｃ－ 作 可 靠 性 要 求 特 别 高 时 ， 应 将 屏 蔽 层 和 ＰＥ 浮 动 地 端 子 接 入 元 件 的 误 信号 ， 止 输 出 元 件 的 误动 作 ， 高 系统 的抗 干 扰 能 力 。 Ｌ ７ ２ Ｉ 地。 ２２１屏 蔽 可 能 出 现 的 错 误信 号 。 果 现 场 电磁环 境复 杂 ， 时 ＿． 如 有 必须 用软 件措 施加以配 ２１２因地 制 宜 建 立 正确 的 接 地 系 统 。 接 地 的 目 的 通 常 有 两 只采用硬件 措施 不能 完全消除干扰 的影响 ， ．－ 个 ， 是 为 了安 全 ， 是 为 了抑 制 干 扰 。 完 善 的接 地 系统 是 单 片机 合 。在 Ｐ Ｃ组 成 的 自动 控 制 系 统 中 ， 一 次循 环 。各 工 步 的 动

单片机的干扰因素及抗干扰措施作者：闫曼来源：《中国科技博览》2014年第03期[摘要]本文通过对单片机系统干扰的分析，指出其危害性，并在此基础上对常见的抗干扰措施进行了归纳和总结。

[关键字] 单片机抗干扰中图分类号： TP368.1 文献标识码：A随着现代微电子技术的迅猛发展，单片机以期体积小、价格低、智能化高、价格便宜，进而得到了广泛的应用，在应用的同时对其可靠性的要求也越来越高，而抗干扰是决定可靠性高低的重要指标之一。

但是，由单片机构成的工控装置所处的工作环境比较恶劣，干扰因素较多，因此必须采取抗干扰措施才能保证装置的正常运行。

1、单片机系统干扰及其危害干扰就是叠加在有用信号上的不需要的信号，是影响电路正常工作的另一种噪声。

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的准确性甚至破坏其可靠性。

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。

按照产生原因分：放电噪声音、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。

按波形分为：持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等等。

1.1单片机系统的主要干扰原因1.1.1 电源线中的高频干扰高频电源、交流电源、强电设备产生的电火花、晶闸管的通断甚至雷电，都能产生电磁波，从而成为造成一定程度的电磁干扰。

当距离较近时，电磁波会通过分布电容和电感耦合到信号回路而形成电磁干扰；当距离较远时，电磁波以辐射的形式构成干扰。

1.1.2 感性负载产生的瞬变噪声干扰在单片机的应用系统中，常用的元件及设备如继电器、电动机、电磁阀等均具有较大电感量。

当电感回路的电流被切断时，会产生很大的反电势而形成噪声干扰。

这种干扰不仅能产生电磁场，而且还可能击穿电路中晶体管。

1.1.3噪声电压干扰在直流电源回路中，负载的变化会引起电源噪声，例如在数字电路中，当电路从一个状态转变为另一种状态时，就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流，形成瞬变的噪声电压。

单片机抗干扰措施单片机在实际应用中，由于周围环境的电磁干扰和电源干扰等原因，很容易受到各种干扰信号的影响，从而导致系统不稳定、运行异常甚至崩溃。

为了保证单片机正常工作和提高系统稳定性，需要采取一系列的抗干扰措施。

本文将从硬件和软件两方面，重点讨论单片机的抗干扰措施。

1.电源滤波器：在单片机外围电路中添加电源滤波器，用于滤除电源中的高频和低频噪声。

常见的电源滤波器有电容滤波器和电感滤波器等。

其中，电容滤波器可以滤除高频噪声，而电感滤波器可以滤除低频噪声。

2.地线设计：合理布局地线，减小地线回路的面积。

在单片机电路中，地线是一个重要的参考信号，合理设计地线可以减小电磁干扰。

同时，还可以采用单点接地的方式，将各个模块的地线连接在一起，减少地线回路的面积。

3.信号线布线：将信号线与电源线和高功率线分开布线，避免相互干扰。

信号线间的距离尽量保持一定的间隔，可以有效减小电磁干扰。

4.屏蔽：对于特别敏感的模拟信号线，可以采用屏蔽措施，如采用屏蔽线、屏蔽罩等。

屏蔽可以防止外界电磁干扰对信号线的影响。

5.滤波电容：在单片机电路中，可以在需要进行滤波的信号线两端串联一个滤波电容，用于滤除高频噪声。

常见的滤波电容有电容器和电容二极管等。

6.增加抗干扰电路：可以在单片机电路中添加抗干扰电路，如抗干扰电容、抗干扰电感等。

这些电路可以有效地抑制外界干扰信号。

7.使用稳压器：在单片机电路中，可以使用稳压器来提供稳定的电压，防止电源干扰引起的系统不稳定。

1.软件滤波：在单片机程序中，可以通过软件滤波的方式来滤除干扰信号。

例如，在读取模拟传感器信号时，可以进行多次采样并求平均值，以减小采样误差和滤除干扰。

2.软件延时：在一些对实时性要求不高的任务中，可以通过软件增加适当的延时，以减小干扰对系统的影响。

例如，在控制器输入信号采样之前，可以先进行一段延时。

3.软件重发：对于容易受到干扰的信号，可以通过软件重发的方式来提高信号的可靠性。