单片机嵌入式系统的抗干扰技术

杨晓红

摘 要 在单片机的设计过程中最为重要的环节就是关于抗干扰技术的设计，该技术主要分为软件技术与硬件技术两个方面，在具体的设计过程中只有实现这两种技术的有机结合才能实现更加良好的抗干扰能力。通过这两个方面的设计可以保障系统的正常工作，即使受到一定的干扰，系统仍然可以处于相对稳定的环境中工作。

关键词 单片机；嵌入式系统；抗干扰技术；发展

中图分类号：TN713 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）06-0054-01

单片机应用系统是保障产品质量的重要措施，同时也可以在很大程度上提高生产效率。单片机在实际的工作中经常受到各种电磁的影响和干扰，这就对单片机的安全性与可靠性带来了巨大的挑战欲威胁。在具体的工作之中，必须保证单片机工作的可靠性与稳定性，否则一旦出现问题将产生十分恶劣的后果，造成不必要的损失。因此，我们应该重视研发和提高单片机嵌入式系统的抗干扰技术，为生产过程保驾护航。本文针对单片机嵌入式系统干扰形式进行了分析，并从硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术两个方面进行了系统分析与介绍。

1 单片机嵌入式系统及其干扰形式

单片机嵌入式系统的定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适合应用系统对功能可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。比较简单的理解可以认为嵌入式系统就是植入单片机内部的，用户无法直接观察的计算机系统。

单片机在进行工作的过程中受到干扰是在所难免的，干扰的主要形式分为以下3种。

1）磁场干扰也称空间干扰，这种干扰的特点是干扰信号以空气为媒介对系统产生相应的干扰。

2）单片机的过程通道干扰，这种干扰形式在发生的过程中干扰信号的路径主要依靠后向通道、前向通道以及系统内部相互连接的其他通道。

3）供电系统干扰，这种干扰一般是和电磁信号结合在一起，电磁信号通过供电系统进入应用系统产生干扰，这是最为广泛和严重的干扰形式，干扰发生之后会对单片机的系统产生十分重大的影响，其主要表现为数据采集系统误差增大，系统控制状态失灵，系统程序也会发生不同程度的变化。

2 硬件抗干扰技术

硬件抗干扰技术是提高单片机嵌入式系统抗干扰能力中最有效的措施。硬件抗干扰技术可以将干扰传输的通道阻断，与此同时还可以在很大程度上抑制干扰源的干扰作用。在实际的硬件抗干扰技术中较为常用的有：电源抗干扰、屏蔽技术以及去耦技术。

1）电源干扰控制。电源干扰是单片机嵌入式系统中一个十分重要的来源，电源是为单片机提供能源的装置，他在向单片机嵌入式系统提供能源的同时直接将噪声加在单片机嵌入式系统嗓、复位线、中断线以及其他一些控制线路。在提高电源抗干扰能力的过程中我们通常是在电源的变压器中安装初级线圈屏蔽层和次级线圈屏蔽层，通过这种方式减少电源内部的脉冲干扰。用压敏电阻抑制尖峰、浪涌、压敏电阻两端的电压如超过其限定值，电流会迅速增大，呈短路状态，利用这一特点可以吸收瞬时尖峰、浪涌电压、压敏电阻并联在电源的初次级可有效抑制尖峰浪涌电压。

2）屏蔽技术。为了提高单片机嵌入式系统的抗干扰能力在实际的工作中我们可以充分的利用屏蔽技术，具体方式就是将单片机嵌入式系统放入金属质地的箱体之中，通过金属箱体对电磁的屏蔽作用来抑制箱体外部的的电场与磁场信号，从而提高应用系统的抗干扰能力。另外，我们在对单片机进行设计的过程中应该隔离电源线路和信号线路，避免这两种线路同时穿入同一箱体或者金属管内，这样可以在很大程度上避免干扰，实现更有效的屏蔽。

3）去耦技术。单片机嵌入式应用系统中会有很多数字信号电平转换的情况发生，这些过程会产生强大的冲击电流，造成传输线路与电源内阻上较大的电压降，从而对系统产生干扰。为了消除和控制这种干扰，我们在对嵌入式系统设计安装的过程中应该适当的设置去耦电容，通过这种方式形成去耦电路。去耦电容的安装对于单片机嵌入式系统的作用是多方面的，其中比较重要的两个方面是：其一，去耦电容具有一定的蓄能功能，可以收集线路关闭瞬间的充放电能量；其二，去耦技术可以消除旁路期间的高频噪声。

3 软件抗干扰技术

单片机嵌入式系统在工作过程中会产生很多的干扰信号，干扰机理十分复杂，干扰因素也比较多，存在很多的偶然性与随机性，因此我们仅仅使用硬件技术提高其抗干扰能力是不够的，还应该提高系统软件的抗干扰能力，以此来保障单片机嵌入式系统的正常工作。软件抗干扰技术是硬件抗干扰技术的重要补充，该技术能耗较低，投入较少，在实际的使用中十分广泛，也对提高单片机嵌入式系统抗干扰能力有着十分重要的意义。

1）系统指令冗余技术。单片机嵌入式系统在工作的过程中如果跑飞的程序在ROM区中工作的时候，我们可以采用指令冗余技术进行调整。在具体的设计过程中，指令冗余技术主要分为两种：重要指令冗余以及NOP指令的使用。这两种指令的应用方式与应用场所是不同的，在实际的软件设计之中我们应该对其具体的工作环境进行分析与讨论，根据其工作环境的特点灵活的选用这两种方式来提高单片机嵌入式系统的软件抗干扰技术。

2）系统软件陷阱技术。当跑飞的程序落在非程序区（如EPROM未使用的空间或某些数据表格区），则采用软件陷阱使程序恢复正常所谓软件陷阱，就是在非程序区设置一些拦截程序，将失控的程序引至复位入口地址0000H或处理错误程序的入口地址ERR，在此处利用LJMP指令，使程序走入正轨。

4 结束语

综上所述，单片机应用系统在提高抗干扰能力的过程中主要从提高其软件抗干扰能力与硬件抗干扰能力。本文针对这两个大的方向中具体的几个小方向都进行了系统详细的分析，总结了各个方面提高抗干扰能力的方式与方法，希望这些建议可以对以后单片机嵌入式系统的抗干扰技术的发展与研究带来一定的启发。

参考文献

[1]朱顺华，王成春，邹逢兴.单片机控制系统的硬件抗干扰设计[J].微计算机信息，2007（23）：8-2.

[2]刘光斌.单片机系统实用抗干扰技术[M].北京：人民邮电出版社，2006.endprint