单片机在自动控制中的抗干扰问题

2021-11-24吴卫国

商品与质量 2021年25期

吴卫国

江苏自动化研究所江苏连云港 222061

1 单片机自动控制系统的干扰问题

工业生产单片机自动控制系统，在生产过程中会遇到以下问题：①上位机发出信息、下位机单片机产生信息漏接/不能接收问题。②电机开启后下位机单片机数据显示为乱码，不能正常显示相关数据信息。③单片机显示屏显示器工作异常、无法正常启动，而且比较容易发生死机的现象，需重新复位恢复初始的状态[1]。④单片机继电器驱动失灵。⑤系统被控对象操作失误、单片机定时显示不准确等。

随着社会经济的快速发展，单片机自动控制系统的应用，可以确保产业生产质量、生产效率，避免受到电厂环境因素、磁场环境因素、四周温度变化因素等所影响，反之则容易发生下位机无法接收上位机信息、单片机驱动继电器，以及单片机显示器不能显示数据信息、死机等状况。究其原因和单片机自动控制系统干扰有关，具体单片机自动控制系统干扰原因如下：

（1）电磁波因素干扰，空间电磁波干扰会对单片机自动控制系统作业质量构成直接影响，特别为单片机自动控制系统会受到强烈的干扰，如果没有及时应用相关对策防护，会加大干扰信号的干扰范围，对控制系统作业构成严重威胁。

（2）电源因素干扰，系统作业期间单片机自动控制系统电源，多和其他设备使用相同的电源，所以其他系统作业期间电源电压波动非常大，趋于该种状态下则会产生强烈的干扰信号，这对单片机自动控制系统效益的危害较大[2]。电源引线过长输电阶段，容易发生感应电动势，对计算机系统运行造成不利影响，经相关统计发现计算机系统干扰中，80%左右干扰均为电源耦合。

（3）过程通道因素干扰，自动控制系统模拟量、开关量输入通道极其关键，通道中会形成干扰信号，对单片机的使用状况构成不利影响。因多种因素所致形成干扰信号，会对单片机运转、使用造成不利影响，在第一时间通过相应对策处理，有助于促使单片机运转稳定。

2 单片机自动控制抗干扰问题的处理对策

单片机自动控制抗干扰问题硬件处理方法：

（1）布线结构的完善措施。自动控制系统存抗干扰性能，而且抗干扰性能、布线结构间的联系密切，布线结构设置合理，系统抗干扰能力则会随之加强，为有效发挥出布线解耦股抗干扰方面能力，应合理的调整布线结构、分离强弱电，特别为布设交流电的时候需合理运用分槽走线方法，对交流线、直流线捆绑处理，以此使得两者距离布设更加合理，减少相互间所造成的干扰[3]。

（2）排除电磁干扰隐患。为提高自动控制系统质量、降低干扰，应该选择适合的设备、电源，建议选择存在抗电磁、静电屏蔽性能的隔离电源变压器，对单片机电源、强电设备电源作以分离处理，以便为单片机提供电能。中央处理器和控制线配线的过程，选用导电性能较佳材料，以此降低外界信号所造成的干扰。除此之外，需要提高电源电压的稳定性，防止电压产生畸变/毛刺情况，在滤波处理器位置安装+5V的电源，电源线布设时候保持平行的状态。为促使两级电压保持稳定，应将集成的稳定块安装于系统，主要目的为确保电压的稳定，然后使用电源变频器隔离变压器，降低电源传导所致干扰。

（3）加强接地抗干扰方面的性能。自动控制系统电网、模拟地连接，比较发易于发生电网干扰问题，数字区域受到干扰影响比较明显，如此一来单片机运行数据不能保持准确，同时会对设备应用情况造成不良影响。为提高单片机的应用效果、安全，需要了解单片机接地的主要形式，当信号频率在10MHz以内时经单点接地形式处理，将端子和邻近的接地点保持连接状态；针对信号频率＞10MHz情况来讲，建议通过多点接地形式处理；信号频率＜1MHz则需选用单点接地方法。

单片机自动控制抗干扰问题软件处理方法：

（1）看门狗技术处理要点。这项技术可对循环运行城市加以监控，如果时间超出预设循环时间会处于死循环的状态，系统需使用强迫执行方法送至入口位置。在此之后，实行识别使系统复位、达到运行要求。这项技术存在不依赖性特征，所以能独立完成各项工作，这一系统运行一段时间后能和CPU接触，即为喂一次狗，两者间接触可证明自动控制系统运行良好。CPU产生死循环情况，看门狗会在第一时间明确系统故障问题，然后加以复位处理。

（2）软件陷阱技术处理要点。软件陷阱技术即为拦截技术，可将发生错误通过程序识别出来，然后传输于处理程序中的技术。该项软件技术可对乱飞程序拦截处理，然后应用相应的对策处理，布设软件陷阱的过程会在未应用ROM空间、中断向量区中运用，比如：返回指令、跳转指令，这一部分为执行死角不能加强监控，对执行工作质量构成直接影响。