单片机控制系统的抗干扰措施研究

宋红记 河南经济贸易技师学院

引言：单片机控制系统在使用过程当中具有较高的灵敏度，也正是因为这一点，单片机控制系统也容易受到外界环境的干扰和影响。例如在噪音的环境中，单片机系统容易监测到多余的信号波，影响到持续性的工业作业。在现代工业生产的环境当中，往往具有众多的干扰源可以发出多种干扰信号，相互之间构成一种较为复杂的场域环境，会影响到单片机的控制测量系统，使单片机的运行状况受到影响。因此从某种角度来说，单片机在系统在运行过程中要特别重视对于环境干扰因素的分析。本文围绕着单片机控制系统的抗干扰措施展开论述，希望能为单片机控制系统的发展提供一些参考和建议。

一、单片机控制系统的硬件抗干扰措施

在单片机的控制系统当中，硬件抗干扰技术是主要的抗干扰措施。硬件抗干扰主要是通过屏蔽技术和滤波技术对于外界的信号干扰源起到抑制的作用，体现了抗干扰技术的综合性，抑制了信号干扰的源头，减轻外界干扰因素对于单片机系统的影响，切断了干扰源的信号传输渠道。具体而言有以下几种抗干扰措施：

（一）单片机的电路设计

在单片机抗干扰系统的技术设计当中，可以将电路和电源装置通过分离逻辑和模拟电路的方式产生虚拟装置的效果，使单片机的硬件能够顺利的抵御外界干扰。通过分离逻辑的运用，可以使单片机控制系统的传感器在耦合作用下不断的对电子单元发出控制信号，从而对单片机的控制系统产生影响，另外一方面，通过分离逻辑，可以有效的降低电路干扰，减轻电路耦合对于逻辑电路发出的干扰信号[1]。这一种硬件抗干扰方案已经得到了较为广泛的利用，在工业实践领域，模块供电系统当中一般采用三端稳压的集成芯片装置为单片机的电源提供独立的保护，维护电压差。因此，利用分离逻辑的方式，可以使整个电路系统处在一个较为稳定的电源电压参数当中和，不断的为电压数值维护一个较为安全的运行环境，避免给电源装置造成损害而发生故障。在单片机电源控制当中，可以使用低通滤波装置的技术对于高次谐波进行过滤和筛查，避免使高次谐波影响到控制系统的运行，同时通过高次谐波的调整，可以优化单片机电源的波段和波形，达到整体上的抗干扰效果。

（二）屏蔽装置

单片机系统在进行抗干扰设计的过程当中，也可以利用屏蔽装置和技术阻挡电子设备向外辐射的电磁波信号，同时，屏蔽系统还可以对于电磁干扰的源头进行有效的控制，特别是对于单片机所处环境当中发出造成较大的污染源装置，屏蔽系统可以通过双重屏蔽装置，对于单片机系统内部的扼流圈进行变流调整，使单片机系统内的高压变频器同步得到利用，使屏蔽技术可以不断的扩大利用的范围，保证开关的电源能够对设备提供信号保护，提升单片机系统整体的抗干扰效果[2]。

（三）模拟电路抗干扰技术

在单片机控制系统当中，电路模块需要模拟电路的设计。在工业领域的应用环境下，单片机在工作中要面临着温度差的调整和转换，其自身发动机的工作环境也会受到不同温度的考验，因此，在进行单片机零部件的构造选择时，要优先测量模块部件的温漂系数，选取数值相对较低的部分安装放大装置，对于不良信号进行集成型的收集，制作成集成放大装置[3]。之后，必须要考虑到单片机的电路板可能会受到的不良磁场的干扰和影响，要留意共模信号对于集成装置的作用力，应当把单片机的差动装置安放在模拟的电路系统当中，使单片机系统两端的信号输出值区域稳定。在接受信号的过程中，实现了信号端口的单双切换，对于共模信号的端口信号发散具有一定的抑制作用，减小干扰信号对模拟端口的信号稳定性的影响。此外，为了避免单片机的电气零件遭受损害，在电波的输入和输出存在的大范围波动的前提下，应当在单片机当中安装一定的比较装置，或者加入输入端的电路保护，使单片机系统在运行的过程当中免受不良信号的干扰。

（四）电路去耦设计

单片机在工业领域的运行当中，有可能会受到外部数字设备发出的信号影响，这些干扰信号在电力平台上进行不断的转换，这一过程会对单片机控制系统产生较为明显的冲击波影响，导致单片机抗干扰系统可能会受到电力系统的干扰，该影响不会立刻消除，而是会不断的扩大，直到影响传达至运输线路之上，对单片机系统产生较为明显的冲击波干扰，影响电源内部的电阻压降水平，造成压力的数值增加，会对单片机系统造成非常明显的干扰[4]。若要在软件设计当中不断的遏制干扰的因素，就必须要将藕电容的装置进行合理的配置，安装在单片机的抗干扰系统当中，也可以为数字电视和信号处理器等装置配置耦电容装置，完成电路的设计，使集成电路在运行的过程当中不断的达到抗干扰的效果。

二、单片机控制系统的软件抗干扰措施

单片机控制系统在进行硬件部分的抗干扰设计之后，依然无法完全避免某些外界因素的干扰，一方面由于信号干扰源头较为复杂，另外一方面信号产生的端口具有一定的随机性，因此，除了对于硬件的抗干扰设计之外，还需要考虑对于单片机控制系统的软件部分进行抗干扰设计，在一系列新型技术的辅助之下，帮助单片机系统实现抗干扰的目的。具体来说，单片机控制系统的抗干扰措施主要包括以下几点的内容。

（一）数字化信号过滤技术

在单片机的控制系统当中，如果系统的信号输入通道受到模拟信号的干扰，将会导致单片机在运行过程当中可能会出现一系列的误差，特别是在模拟信号较为微弱时，单片机控制系统更加容易受到影响[5]。若要使这一误差在可能的范围之内降到最低，保证单片机控制系统能够在一定的范围内安全的运行，工作人员应当仔细的分析信号干扰的来源、脉冲频率等参数，在一系列数学技术的辅助之下，将数字信号过滤技术进行更加优化的设计，通过数字技术对于干扰波段进行筛查和过滤，也可以使用滤波器等装置，对于外界的输入信号进行干扰分析和控制，对于发现的错误进行有效的阻碍，防止出现外界的因素干扰，导致单片机系统运行错误。

（二）指令冗余技术

当单片机控制系统处于强干扰的环境当中时，有可能会造成计数器当中的PC数值发生异常变化，直接导致系统软件程序运行出错，严重的可能会导致生产事故的发生。为了解决这一问题，工作人员可以利用单字节的指令对于单片机控制系统的核心部位进行指引，也可以将单字节的系统命令安插在单片机的控制系统当中，如果有程序受到干扰影响而紊乱，在JMP的指令帮助之下，单片机控制系统可以自动捕获到正确的指令信息，之后再自动进行复位，进入到初始的入口地址当中，使程序结束循环状态，不断的进行自动修复和复位操作，直到错误的指令危机解除，使系统始终保持着相对的稳定状态。除了指令冗余技术之外，看门狗技术也可以帮助单片机控制系统阻隔外界环境的干扰，解决以往存在的程序乱码的问题。看门狗技术能够准确的对单片机的运行程序进行时空范围之内的动态监测，一旦在监视过程中发现某些问题，或者出现系统故障导致的计数器数值爆表，看门狗技术可以自动将控制系统进行复位，迫使系统软件能够继续进入到正常的运行状态当中。

（三）开关量的抗干扰能力

在单片机的控制系统当中，如果将一连串的离散型脉冲信号覆盖在有效信号之上，那么将会使脉冲信号的控制量发生数值异常，同时也会造成系统的脉冲信号受到外界不良因素的严重干扰，导致单片机控制系统无法受到硬件参数的控制，也无法通过对硬件设备进行设置来达到调整脉冲频率的效果。针对以上问题，工作人员可以通过对于开关量的调节来提高单片机控制系统输入和输出设备的抗干扰能力，利用专业的应用软件对于重复脉冲进行技术检测和筛查，对于输入输出开关的接口处进行抗干扰设计，通过这种方式提高设备对于外界信号的敏感度和阻隔能力，达到单片机控制系统的抗干扰效果。

结语：综上所述，单片机的控制系统在设计的过程的当中，应当通过硬件和软件的参数设计和设置调整，不断的提高系统阻隔外界干扰源头的能力，做好单片机控制系统的抗干扰工作，提升单片机的使用价值。