单片机系统抗干扰问题研究

【摘要】(School of Electrical Engineering,Northwest University for Nationalities,Lanzhou730030,China) Abstract:In the general,after being installed to the site,the MCU system o...

摘要：一般情况下，将单片机系统安装到现场运行以后，往往会出现各式各样的问题，单片机系统也不是特别的稳定，这些因素都影响到了单片机系统的正常工作和运行。因此，在单片机系统中，抗干扰问题的研究就成为了在设计过程、工作应用中相当重要的课题。

关键词：单片机系统；干扰来源；解决措施

中图分类号：TP368.11 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 10-0000-01

Interference Problems Research of MCU System

Ma Ruiqing

(School of Electrical Engineering,Northwest University for Nationalities,Lanzhou730030,China)

Abstract:In the general,after being installed to the site,the MCU system often has a variety of issues,and the MCU system is not stable.These factors have affected the normal operation of the MCU system.Therefore,in the MCU system,the problem of interference has become a very important issue in the design process.

Keywords:MCU system;Interference;Solutions

单片机具有抗干扰的技术，由于其性能价格比优异，在各个领域如：智能仪表、过程控制、医疗器械、运动控制等，其应用也是越来越广泛、越来越深入，使经济效益和生产效率得到了有效的提高。然而，在单片机系统运行过程中，经常会不可避免地出现这样或那样的一些问题，这些问题的出现让系统变得不再稳定，影响了系统的正常工作。产生以上这种情况的主要原因是单片机系统所处于的环境中存在的各种干扰而造成的。单片机系统工作的可靠性是由多种不同的因素决定的，但是单片机系统的抗干扰性能的优异是系统可靠性的一个最重要的指标。因此，单片机应用系统中抗干扰问题也就成为设计应用中一个重要的话题。

一、单片机干扰的来源及后果

单片机系统所处于的工作环境是比较复杂的，在工作过程中，经常会遇到这样或那样的关于干扰系统的问题。在本文中，主要介绍了在单片机系统中比较常见的一些干扰的问题，并针对这些干扰问题，提出了相关的抗干扰的一些解决措施。希望对单片机系统的设计者有一定的帮助，借以提高单片机系统运行的可靠性。

单片机系统干扰源产生的干扰信号，需要通过耦合通道，才可以对测控系统产生干扰作用。系统的耦合方式的通道主要是经过公共线、导线、空间等，主要有以下几种耦合方式：

（1）直接耦合。这是耦合方式中最普遍、最直接的一种方式。

（2）公共阻抗耦合。常常是因为两个电路的电流要流过共同的通路。

（3）电容耦合，又称为静电耦合或者是电场耦合。

（4）磁场耦合，又称为电磁感应耦合。这种耦合的产生，主要是是由于分布电磁感应的存在；

（5）漏电耦合。这种耦合经常发生在绝缘不好时，是纯电阻性的耦合。

二、单片机系统的硬件抗干扰技术

（一）抑制干扰源。抑制干扰源，其实最主要的就是尽可能的减小干扰源的。这也是单片机系统在抗干扰设计中最重要的原则和最优先考虑的问题。减小干扰源输出电压的波动变化，主要是通过在电源的两端并联一个电容来达到目的的。减小干扰源输出电流的波动变化，则是在干扰源回路中串入一个电感和加入一个续流的二极管来实现。抑制干扰源一般常用的措施主要是：

1.给继电器的线圈增加一个续流二极管，便可以消除在断开继电器的线圈时产生的反电动势的干扰。如果只是加入一个续流二极管，会滞后继电器的断开时间，但是增加一个稳压二极管，继电器就可以在单位时间内有更多的动作次数；

2.在继电器的两端接入火花抑制电路，抑制电路一般是电阻和电容的串联电路，电阻的选择一般是几千欧姆到几十千欧姆，电容选择0.01uF即可，这样便可以减小电火花的干扰影响；

3.给电机也要加入滤波电路，滤波电路中要注意电容、电感的引线，线路尽量要短一些；

4.布线时不能出现90度的折线，减少高频噪声发射对系统的干扰。

（二）提高敏感器件的抗干扰性能。提高比较敏感器件的抗干扰能力，指的是从敏感器件方面考虑，尽量减少干扰对器件的影响，以及在不正常的状态下，器件尽快恢复正常工作的方法。提高敏感器件的抗干扰的能力，常用的措施有：

1.在布线时，尽量的缩小回路的环线，这样便可以降低感应噪声；

2.使用的电源线和地线要尽量的粗一些。除了有减小压降的作用之外，更重要的是可以降低耦合噪声；

3.对于单片机没有使用的I/O端接口，不应该使其悬空，需要在不改变系统功能的情况下让闲置的I/O口接地或者接电源；

4.在选择单片机的晶振和选用数字电路时，尽量降低其大小，只要速度能满足要求即可。

三、单片机系统的软件抗干扰技术

单片机系统的硬件抗干扰能力很重要，与此同时，软件抗干扰的性能也是越来越受到重视。软件抗干扰的措施大概有：

（1）数字滤波技术。一般使用的方法有程序判断滤波法、算术平均法、递推平均滤波法、中值法、和一阶惯性滤波法等；

（2）软件冗余。对系统的一次采样改为多次采样来处理输出。可以有效地消除偶然因素干扰；

（3）“看门狗”技术。系统如果受到干扰而控制失灵，这时程序就会乱飞，有时程序还会进入“死循环”。这时就需要“看门狗”技术，不断的监视程序循环运行的时间，如果时间超过了预先设定的循环时间，就认为系统已经陷入了“死循环”，然后强迫程序返回到入口，使系统运行回到正常。

四、结语

随着单片机的迅速发展，单片机已经被广泛地应用在各个领域中，其中单片机系统的抗干扰研究是一个相当重要的问题。随着单片机系统设计水平的不断的提高和电子工艺技术的快速发展，单片机还会有新的提高和进步，而单片机系统的抗干扰的能力也会不断的得以提高，最终实现稳定的运行工作。

参考文献：

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