单片机控制系统干扰措施探索

摘要：单片机控制系统在机械生产中应用广泛，其具有扩展性好、生产效率高的优势。但单片机控制系统在工作环境中易受其他因素干扰，影响工作效果。本文分析了单片机控制系统的干扰源，并提出通过硬件和软件措施提高其抗干扰性，以此保证工业生产活动的有序进行。

关键字：单片机；控制系统；干扰源；措施

1引言

单片机具有体积小，成本低，使用便捷等特点，在工业生产、机械制造、科研系统中都得到广泛应用。但是在恶劣的工作环境下，单片机控制系统易受不良因素，例如：电源波形畸变、电磁设备停止等情况，都将导致单片机控制系统工作效率降低。因此，提高单片机的安全可靠性具有一定的意义。避免单片机控制系统受干扰，首先需要分析系统的干扰源，在设计单片机控制系统的过程中做好系统控制工作，采取硬件和软件措施有效避免干扰因素，促进单片机控制系统发挥出做大的应用价值。

2单片机控制系统的干扰源

单片机控制系统的干扰源主要是现场干扰源和系统自身的干扰源。其中工作现场干扰源来自电磁的干扰。电磁干扰包括辐射干扰和传导干扰两部分，二者都是伴生存在的，在干扰和吸收之间相互转换。辐射电磁干扰通过多种途径进行传播，在实际工作环境中，设备的电缆或外壳缝隙，还有导线都将成为辐射电磁干扰的传播路径。传导电磁干扰通过金属、变压器等途径传播。现场干扰源中的电磁干扰通过能量传递到测控系统中，干扰测控系统的磁场。现场干扰源还包括电容性耦合干扰，其主要通过电路或者导线的分布为媒介，通过干扰信号进入单片机测控系统中影响系统的正常工作。单片机控制系统自身的干扰源主要是为与系统外部实现区分，单片机控制系统内部的材料部件会产生噪声干扰，系统中元件布局不合理或质量不合格等因素都将形成单片机控制系统自身的干扰源。其中产生的噪声干扰包括散粒噪声和热噪声。其中散粒噪声主要受半导体元件影响，通过晶体管进行随机扩散，并在电子和空穴中发生碰撞形成。热噪声主要受电阻影响，由电子的热运动发生于电阻两端形成的噪声。单片机控制系统的现场干扰源和系统自身干扰源都对其顺利工作产生不利影响，因此，需要采用有效的措施进行避免。

3避免单片机控制系统干扰的措施

3.1硬件措施

避免单片机控制系统受干扰可以采取接地、隔离、安装屏蔽结构、滤波、控制反电势等措施。根据单片机控制系统应用的实际情况，结合电压、电流等因素，综合设计接地。受信号影响，弱信号接地主要表现为将单片机控制系统中的信号弱的回路与控制回路等部分与直流电流绑定在一起，形成实际工作地。功率接地是指将单片机控制系统中的电磁阀等元件与功率大的电路元件共同构成功率接地，降低系统受弱信号回路的干扰的消极影响。当变压器的初级线圈有屏蔽层是，将变压器的初级绕组交流零线与屏蔽层连接，保证两者处于同一屏蔽层中形成变压器屏蔽层接地。采用同轴电缆或双绞线接地，减少单片机控制系统受电磁干扰的程度，保证工作地上的接地点与屏蔽部件的有效连接。单片机控制系统中避免干扰的硬件隔离措施包括物流隔离和光电隔离，物理隔离时常应用于隔离小信号低电平，保证信号与功率导线的距离。光电隔离表示在相同设备中两种信号导线需要分开走线，保证信号电缆的分开，达到最佳的隔离效果。屏蔽结构具有吸收和反射来降低电磁波能量的作用，将金属板等屏蔽结构安装与单片机控制系统中降低其受电磁干扰的影响。将莫合金等材质应用于低频磁场的制作屏蔽结构中，将导电率高的材质应用于高频磁场的制作屏蔽结构中。保证屏蔽结构发挥出最大的功效。滤波的抗干扰硬件措施主要表现为利用滤波电容来降低负载变化的干扰因素，削弱滤波电容和噪声高频分量达到抗干扰效果。大电感量的元件在单片机控制系统的工作过程中易产生反电势造成一定的破坏，有效的控制反电势需要采取将线圈两端并联电阻元件的措施，在形成交流电后，将电容和电阻构成旁路。

3.2软件措施

避免单片机控制系统受干扰可以采取拦截技术和程序监视技术两种软件措施。其中拦截技术主要是通过软件拦截达到提高单片机控制系统抗干扰性的目的。实际操作内容表现为将单字节指令或指令冗余应用于程序中。在双字节或三字节指令的前后拆入两条单字节指令，保证其指令不被失控程序拆开，维持稳定的工作。单字节指令主要应用于单片机控制系统的重要指令中，保证程序的正确流向，主要是SJMP、CJNE等指令。当软件拦截技术失控时，则需要采用程序监视技术。其属于软件和硬件结合来避免单片机系统受干扰的措施。其中的硬件部分是指用产生定时的计数器元件，并进行独立工作，将其输出端连接在CPU的复位线上，起到防止定时溢出的作用。

4结语

单片机控制系统的干扰问题已经影响其在实际生活中的应用价值。为提高单片机控制系统的工作效率，保证其能顺利运行，需要充分了解系统的干扰源，采取硬件措施和软件措施进行有效的预防，促进单片机控制系统在各大领域的健康发展。

参考文献

[1]张楠.单片机控制系统的抗干扰设计探析[J].湖北邮电技术,2014(1):36-36

[2]史玲.单片机控制系统的抗干扰设计[J].产业与科技论坛,2014(22):63-64

作者：郭太君 单位：沈阳工学院