浅谈单片机抗干扰技术

重庆邮电大学光电工程学院 张相国 余洸浩 高 威

浅谈单片机抗干扰技术

重庆邮电大学光电工程学院 张相国 余洸浩 高 威

随着时代的发展，单片机的用途越来越广，在各个领域中起到的作用也越来越明显。但单片机系统因受各种干扰而产生的不利影响可能会给实际的工业生产中造成一些不必要的损失。为了加强单片机系统的稳定性，本文分析了单片机系统的不同干扰源及其解决方案，最大化的减小干扰源对单片机产生的不利影响，提高单片机的利用效率。

抗干扰技术；单片机；方法；分析

1 引言

由于单片机具有优秀的嵌入性、强大的计算能力以及低廉的价格等特点，使得其在工业领域得到了越来越多的应用。但随着科技的进步，各行各业也对单片机的可靠性与稳定性也提出了更高的要求。而且在实际的工业生产中，由于现场环境复杂，干扰因素较多，我们就需要利用单片机抗干扰技术的相关知识来提高整个单片机系统的抗干扰能力，这对于单片机系统的正常工作有着十分重大的意义。本文针对常见的单片机干扰源以及相应的抗干扰技术进行分析研究，以提高目前单片机抗干扰技术的水平。

2 干扰源种类及其产生的后果

2.1 常见的干扰源

在当今时代的工业生产中，干扰源对单片机系统的影响主要是以脉冲的形式进行的。常见的干扰源主要可分为两类：其一是外部对单片机系统的干扰，比如环境中各种电器设备受到的雷电、电磁波、开关设备的干扰以及电视广播对邻近电子设备的干扰等；另一类则是系统内部对自身产生的干扰，如互感、自感、电路间的相互干扰以及感性负载切换时产生的干扰等。

2.2 干扰对单片机系统的影响

当今时代单片机系统的应用深入到我们日常生活中的方方面面，对提升我们生活质量提供了很大的帮助。但当单片机系统受到干扰源的干扰时，无论是内部干扰还是外部干扰，都会对整个系统产生很多不利的影响。这些干扰不仅会导致单片机系统内部程序的运行产生紊乱，而且还会使单片机系统出现数据显示错误、数据采集误差大以及接收外部控制失灵等故障，严重影响了工业生产的正常运行。

3 单片机系统的抗干扰技术

3.1 抗干扰技术概述

对于工业生产中的单片机系统，主要有两种抗干扰技术：硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术。利用这两种技术，我们可以构造出抗干扰系统的硬件部分与软件部分，从而达到为单片机系统抗干扰的目的。其中，硬件抗干扰部分主要负责将干扰源对系统的干扰置于系统之外，这是单片机系统抗干扰的第一道屏障；软件抗干扰部分主要负责针对系统硬件抗干扰结构未能抵抗的干扰，我们称之为单片机系统抗干扰的第二道屏障。

3.2 硬件抗干扰技术

（1）抗电磁场干扰技术：选择具有良好导电性能的金属制作屏蔽盒，同时对其进行接地处理，保证在屏蔽盒中的电力线不能够对外部产生影响，而且屏蔽盒也不会被外部的电力线穿透，这样就可以对干扰源起到有效的抑制作用[1]。

（2）接地技术：通过接地来减弱对单片机系统干扰的方法通常有以下三种：第一种方法是将系统电路里的小信号回路与直流电源的GND连接在一起；第二种方法是将系统里的继电器与驱动电源的GND连接在一起；第三种方法就是把数字地与模拟地分开。

（3）光隔离技术：所谓光隔离技术，指的就是利用半导体光电耦合器进行有效的隔离，这样将会使系统具有较高的绝缘电阻和输入阻抗，可减弱尖峰脉冲和电磁场感应对系统所带来的干扰。

（4）电路板抗干扰设计：将电路板上易受环境干扰的元器件集中焊接在某一区域并加以屏蔽，并且将发热元件与热敏元件隔离开，这样能够有效增强系统的抗干扰能力。另一方面，为了减少平行导线之间产生的相互干扰，应尽量减少大环形电路的出现，减小导线包围的面积从而达到降低电磁干扰的目的。

3.3 软件抗干扰技术

（1）软件陷阱抗干扰技术：软件陷阱抗干扰技术主要是通过软件陷阱的抗干扰引导设置，来对系统程序运行中的干扰作用进行避免和控制，保证单片机系统的安全可靠运行[2]。所谓的软件陷阱，其实是一个来自系统程序的引导指令，它可以对系统程序进行捕获，然后将捕获程序引导到复位地址处，从而提高系统程序的可靠性。

（2）指令冗余抗干扰技术：指令冗余抗干扰技术主要指在整个抗干扰的系统设计实现中，在对于系统程序流向以及系统运行工作状态具有决定性作用的指令执行处，处理一些空操作指令。目前，指令冗余抗干扰技术已经在单片机系统应用中得到实现，比如MCS-51为了减小失控指令对系统运行造成的不利影响便使用了指令冗余抗干扰技术。

但是在使用这种软件抗干扰技术的时候，我们应该注意不能在单片机系统程序区随意设置软件陷阱，一般来说，软件陷阱设置在系统程序区指令串的断点处是一种比较好的选择。比如我们可以将其设置在JMP.RET指令中，这样处理所带来的好处就是我们可以将出现“跑飞”程序这种现象所带来的干扰降到最低。

4 结论

除了上文介绍的几种硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术，常用的单片机系统抗干扰技术还有很多种，我们应当根据实际情况在不同的场合使用合适的技术来将干扰降到最小。

总而言之，在单片机越来越广泛的应用中，对单片机系统抗干扰技术进行深入的研究是十分有意义的，这不仅可以帮助提高单片机系统运行的效率和稳定性，更是能够帮助我们在工业生产中减少不必要的资源浪费和损失，具有十分积极的作用。

[1]黄诗江．试析单片机应用中的抗干扰技术与方法[J]．通讯世界,2015(03)：196-197．

[2]刘瑜．试析单片机应用中的抗干扰技术与方法[J]．数字技术与应用,2013(01)：25+27．

With the development of era，the application of SCM becomes wider and wider，and the role of SCM becomes more and more obvious in various fi elds.But the adverse effects of the SCM system that caused by various interference may cause some unnecessary losses in actual industrial production.In order to enhance the stability of the SCM system，this paper analyzes different interference sources of the SCM system and the solutions to reduce the adverse effects that caused by the interference sources mostly，which will improve the utilization eff i ciency of SCM.

Anti-interference technology；SCM；Method；Analysis