短波发射机中单片机应用系统的抗干扰措施

吴建宏

摘要：依靠强大的可编程能力，单片机系统在短波发射机中的作用越来越大。但是在单片机系统周围存在许多干扰源，如工频信号的的干扰，环境的电磁辐射干扰等，给单片机系统稳定运行带来了很大危害，因此急需解决单片机系统的抗干扰问题。本文从软件和硬件两方面来阐述单片机系统的抗干扰措施，加强单片机系统抗干扰能力。

关键词：短波发射机；单片机应用系统；抗干扰措施1引言

在短波发射机中，单片机作为主控制器实现数据的采集处理和电控系统保护等。但是在发射机内部和周围存在大量的干扰，如通过发射机供电系统进入单片机系统硬件电路的工频信号干扰，短波发射机周围存在的大量高频电磁噪声信号的干扰等。这些噪声会使单片机运行不稳定、出错或者死机等，严重影响单片机系统的正常运行。为了使单片机系统能够稳定可靠正确的运行，需要对单片机系统进行抗干扰设计。本文从硬件和软件两方面阐述单片机系统的抗干扰措施。

2硬件措施

2.1 电源抗干扰

电源在向系统提供能源的同时，也将其噪声加到所供电的电源上。电路中微控制器的复位线，中断线，以及其它一些控制线最容易受外界噪声的干扰。电网上的强干扰通过电源进入电路，即使电池供电的系统，电池本身也有高频噪声。模拟电路中的模拟信号更经受不住来自电源的干扰。

虽然单片机工作电源的电压适应范围较宽为3~5.5V，但是对于电源的波动却很敏感，单片机可以在3~5.5V之间的一个恒定电压下稳定的工作，但是不能在电压3~5.5V波动的情况下稳定工作[1]。所以在设计短波发射机单片机系统的电源电路时要给单片机系统一个稳定的供电电源，例如可以选择LM7805等稳压芯片，加上电源旁路并上0.1uf的瓷片电容来滤除高频干扰。

2.2 光耦隔离抗干扰

过程通道是系统输入输出以及单片机之间进行信息传输的路径。由于输入输出对象与单片机之间的连接线长，容易串入干扰，必须采用隔离技术进行抗干扰设计。包括数字量的隔离和模拟量的隔离。

数字量隔离常用的器件是光电耦合器。如图1所示。光电藕合器是把一个二极管和一个光敏三极管封装在一个外壳里的器件，输入信号使发光二极管发光，其光线又使光敏三极管产生电信号输出，从而既完成了信号的传递，又实现了输入和输出之间的电气的隔离。对启动或停止负荷不太大的设备，常采用光电耦合器件来抑制输出通道的干扰。

对A/D、D/A转换前后的模拟信号需要进行隔离，采用隔离型放大器对模拟信号进行隔离。但是设计电路时要考虑保证所使用的隔离型放大器必须满足A/D和D/A变换的精度和线性要求。

2.3 过压保护硬件电路

在电路的输入端设计过压保护硬件电路可以保护后面的电路，当输入端出现高压干扰信号时保护后面的电路不被高压信号损害[2]。通常在电路的输入端并联压敏电阻，压敏电阻是一种对电压敏感的非线性电阻器件，其特性就象双向稳压管一样，是一种无极性的非线性对称的抑制电感性负载反电势干扰和保护触头的器件，当电压在额定电压范围之内时，压敏电阻值很大，所以流过的电流很小，消耗功率也很少，当压敏两端电压超过额定电压时，压敏电阻值变小，使流过压敏电阻值增大，而流过后面的电流变小，保护后面的电路。既实用于直流电路也实用于交流电路，可接在触点上也可接在线圈上。与RC网络相比，其参数选择较容易，且不会由于电容的充放电而损伤触点。压敏电阻还具有温度系数小，电压范围宽（几伏到上万伏），耐冲击性好，寿命长，体积小，重量轻，价格便宜，使用方便等优点。

2.4 屏蔽和接地

空间干扰主要来自太阳及其它天体辐射电磁波、广播电台或通讯发射台发出的电磁波及各种周围电气设备发射的电磁波干扰等。如果单片机应用系统工作在电磁波较强的区域而没有采取相关的保护措施，就容易引起干扰[3]。这种干扰一般可通过适当的屏蔽及接地措施加以解决。

3软件措施

3.1 指令冗余

CPU取指令过程是先取操作码，再取操作数。当PC寄存器受干扰出现错误时，程序便脱离正常轨道“跑飞”，当“跑飞”到某双字节指令，若取指令时刻落在操作数上，误将操作数当作操作码，程序将出错。若“飞”到了三字节指令，出错机率更大。在关键地方人为插入一些单字节指令，或将有效单字节指令重写称为指令冗余。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。这样即使乱飞程序飞到操作数上，由于空操作指令NOP的存在，避免了后面的指令被当作操作数执行，程序自动纳入正轨。

3.2 软件陷阱

所谓软件陷阱，就是一条引导指令，强行将捕获的程序引向对程序出错进行处理的程序。如果我们把这段程序的入口标号称为ERR的话，软件陷阱即为一条LJMP ERR指令，为加强其捕捉效果，一般还在它前面加两条NOP指令。

4結论

综上所述，本文详细探讨了短波发射机中单片机系统的软硬件抗干扰措施，针对不同的干扰源采取相应的软硬件抗干扰措施。使得短波发射机中单片机系统稳定可靠的运行，保证了短波发射机的正常播出。这些抗干扰措施满足了短波发射机中单片机系统的要求，具有实际价值。

[参考文献]

[1]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社,2008.

[2]王盛.单片机系统干扰原因及可靠性设计[J].东方企业文化,2012.

[3]浅谈单片机电磁干扰抑制与优化方案[J].无线互联科技,2012.