单片机控制系统的抗干扰及实现方式分析

胡伟刚

摘 要：单片机操纵系统的广泛运用给人们的日常生活和工业化生产带来了巨大经济效益，但其也存在一些问题，如可靠性能不够理想，非常容易受软件环境干扰而减少线性度，乃至引起系统失效。这就要求大家对其干扰要素用心剖析，以寻找有效的突破口，从而对其抗干扰设计方案加以改进，使其充分运用系统的优势。

关键词：单片机操纵系统;抗干扰;经济效益

1    单片机遥控器系统原理

单片机以其体型小、价钱廉、朝向操纵等层面的与众不同优势，促使单片机普遍运用到了工业控制系统、仪表设备、自动化技术、智能化系统等。单片机的遥控器系统以单片机系统为基本上操纵模块，可以组成无线数据传输系统、速率调整系统，并且其优势是，可以在3 km外操纵健身运动总体目标的运行、速率速度、终止、来回。尤其是在健身运动总体目标的运作全过程中，可以任意调整速率速度，变速一般是在7～25 km/h范畴。单片机完成操纵了全部这种状态，逐渐根据数字键盘主要参数，随后历经单片机计算和解决个人行为，根据无线网络数传模块进行对主要参数的无线数据传输、运作状态及其变速机器设备的操纵方法，做到遥控器运作的目的规定。

2    单片机操纵系统干扰的关键要素

单片机操纵系统关键根据数据信号输出、键入完成被控制目标操纵，假如外界要素存有着干扰因素，则会搞混数据信号，进而影响到单片机的操纵特性。外部干扰要素主要是磁感应干扰导致的，传入、辐射源方式影响键入、输出数据信号。其中，传输磁感应干扰关键会影响电容器、电感。辐射性干扰是根据外界辐射源对内部磁感应导致干扰，造成磁感应传输缺失可靠性。不论是哪一种磁感应干扰方式，都是会对其电磁场导致干扰，进而影响单片机数字信号处理。在单片机操纵系统中，假如硬件配置电路原理欠缺合理性、电子器件品质不合格，都是会对单片机操纵系统导致不良影响。普遍干扰源包含供电系统、全过程安全通道，因为干扰数据信号由供电系统直流稳压电源路线及其接地线功效于操纵系统之中，进而影响信号源的连接和输出。

3    抗干扰电源电路与运算放大器

因为数据信号在传送全过程中会遭受各种各样干扰，因而，不论是数据量I/O安全通道还是模拟量输入I/O安全通道，都需要提升抗干扰电源电路。因此，D/A转化器输出的工作电压数据信号对直流调速器执行操纵以前要历经一段抗干扰电源电路。光耦合器能够组成合理的抗干扰电源电路，可是光耦合器的特点是离散系统的，并且温度系数大，用于传输模拟量输入会造成很大的非线性失真及温度漂移，因此这里不选用光耦合器开展防护，而选用线性光耦。

运算放大器OP-07当正负极端键入相同工作中，这时，运算放大器有工作电压输出，开启三极管通断，使2个二极管-二极管型光耦合器工作中，D2与D3的阳极氧化输出电压同样，则运算放大器1与运算放大器2的正端键入值相同。因此经线性光耦后，TLC5615输出的工作电压数据信号维持不会改变，但却强大地抑制了干扰数据信号。

4    系统运作中由干扰造成的状况及抗干扰剖析

系统地软、硬件配置抗干扰对策按基本方法都选用后，系统逐渐放进当场环境中运行，依然发生了许多常见故障，绝大部分是干扰的缘故，创作者选择了好多个典型性的状况开展剖析和解释，期待能和开展单片机应用研究的专家学者互相讨论。

状况1：将89C51集成IC置入印刷线路板中通电运作，程序流程没有反应。殊不知将89C51单片机集成IC取下，换作仿真器运作时，程序流程逐渐实行;或是电路板上电时，先按住复位开关，程序流程也会一切正常实行。

剖析：单片机系统中的I/O插口集成IC的校准端口号与单片机的校准端口号连在一起，统一校准。插口集成IC因为生产商不一样，校准时间也稍有不一样。校准线较长而有很大的分布电容，造成这种插口的校准全过程落后于单片机。工程项目实践活动说明，当单片机校准完毕马上对这种I/O集成IC开展复位实际操作时，通常不成功。

状况2：实行状态不稳定，例如按住前行键有时候系统会实行，而按过许多次后不会再实行。这时候查询程序流程发觉程序流程跑飞，应该是当地操纵状态，却进到远程控制管理程序。

剖析：当地状态或远程控制状态地给出是根据P0.3口键入的，P0.3口是“0”时为远程操作状态，是“1”时为当地操纵状态。在数字电路设计中，当数据信号由一个状态转化成另一个状态时，会造成瞬变干扰。从P0.3中键入的狀态因为干扰的功效发生了转变，使分辨打错，程序流程跑飞。用示波仪观察P0.3端口号的转变，发觉有瞬间单脉冲，此瞬间单脉冲窄小，习惯性上，假如单脉冲噪音的脉长宽比有效脉冲宽度小许多，称这类单脉冲为窄单脉冲噪音。

状况3：程序流程逐渐通电实行，当开展到彼此逐渐通信时，推送方无线网络数传模块自始至终处在传送数据状态，接受方无线网络数传模块自始至终处在读取数据状态，无线网络数传不会再开展。

剖析：无线网络数传模块要被恰当运用才能够恰当传送数据。规定推送模块与接收模块的输出功率一致，且目的详细地址和真实身份详细地址相互之间相匹配。因为干扰的功效，无线网络数传模块的目的详细地址被改动，使推送模块传送数据时找不着到达站。

状况4：按住前行、倒退等键许多次后，汽车继电器不会再吸合，程序流程有时候会自动回复内容到复位，有时候会出现错误操作。例如：按住“前行键”时，操纵“前行”状态的交流接触器的电磁线圈吸合一下又快速弹回，反倒操纵“倒退”状态的交流接触器的电磁线圈吸和。

剖析：搜索缘故的全过程是以一个最简程序流程逐渐地，这一最简程序流程只有进行简易的前行、倒退、终止实际操作，即便这，所述情况依然存有，这清除了手机软件不正确的很有可能。把硬件配置电源电路回应到最简状态，仅保存最基本上的作用，所述状态仍然存有，到此判断是干扰的缘故。为了更好地减少干扰，在各集成IC的开关电源与的中间加电容滤波，发觉加的电解电容器的容积越大，系统发生此常见故障越快;反过来，电解电容器容积越小，能够实行的频次越多，由此判断是高频率干扰，因电解电容器自身具备一定电感器，对高频率过滤实际效果不太好。把无线网络数传模块拿开，系统实行明显改善，在这时模块挨近单片机系统，并使其机壳再次接地装置时，系统回应到原先状态。到此判断，干扰源来源于无线网络数传模块，而且是高频率干扰。

5    根据单片机的遥控器系统硬件配置抗干扰解决方法

前边提及了一些在现场运作是系统发生的常见故障，对于这种状况，大家采用了一些抗干扰对策，合理地确保了系统的一切正常运作。

状况1：解决方法当单片机進到0000H详细地址后，最先实行约1 ms的手机软件适时，随后再对这种I/O集成IC开展复位。

状况2：解决方法在P0.3端口号与地中间添加RC过滤阶段，运用RC的低通特点滤除窄单脉冲噪音。RC的稳态值依据工作经验一般须超过当场很有可能发生的噪音较大占空比10倍上下，低于数据信号占空比的1/10，仅有这才可以做到既能抑制噪音，又不至于使数据信号遗失的目的。本例中合理数据信号具体为一个脉冲信号状态，频率极低，故过滤稳态值可选择大一些。

状况3：解决方法无线网络数传模块非常容易遭受外部干扰。外界干扰入侵无线网络数传模块，会更改模块输出功率、真实身份详细地址或目的详细地址，使模块不可以开展一切正常通信。为使模块具备不错的抗干扰工作能力，采用了下列对策：（1）将无线网络数传模块与外界连接的电源插头和数据电源线均换为金属材料手工编织屏蔽电缆，金属材料编织作屏蔽掉层，心里作电源线。屏蔽掉层起静电屏蔽功效，屏蔽掉层与9 V开关电源共地。（2）万一再次发生模块主要参数被改动的状况，为使无线网络数传能再次开展，设定一个常见故障检验键，当按住此键时，再次对模块主要参数开展设定。

状况4：解决方法既然根据剖析获知干扰源为无线网络数传模块，对无线网络数传模块选用了下列对策，使其不会再干扰别的数据信号的键入与输出：无线网络数传模块与微型机系统的供电系统路线分离供电系统;无线网络数传模块的开关电源并接耦合电容;将无线网络数传模块浮置起来;对微型机系统开展磁屏蔽材料。

6    结语

随着在我国科技进步持续发展，单片机操纵系统在具体运用更加普遍，可是会遭受内外干扰要素影响。这就要对于影响单片机系统平稳的要素，采用目的性解决方法，进而提升单片机操纵系统运作的可靠性。

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[2]章旭伟，唐远景.计算机测控系统的软件抗干扰技术研究[J].电子元器件与信息技术，2018（9）：55-57.

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（编辑 姚 鑫）

Anti - jamming and realization analysis of MCU control system

Hu Weigang

（Hubei Xianning Vocational Education Group School， Xianning 437100， China）

Abstract：The wide use of single-chip MCU control system for everyones daily life and industrial production has produced a huge convenient and economic benefits， but in addition it is not enough， and its reliable performance is not ideal， very easy to be affected by the software environment interference and reduce linearity， and even cause system failure. This stipulates that we analyze the interference elements carefully in many aspects， in order to find an effective breakthrough， so as to improve the anti-interference design scheme and make full use of the advantages of the system.

Key words：MCU control system; anti-interference; economic benefits