如何提高单片机应用系统的可靠性

摘 要本文主要是从单片机的制造工艺、选型和系统设计等方面，探讨了如何将单片机应用系统的可靠性提高的问题，并提出了相关的合理设计方案，强有力的保障了单片机的应用系统可靠性的提高。

【关键词】单片机 可靠性 抗干扰

1 电源干扰及其抑制

单片机应用系统的可靠性的地位举足若轻。电源干扰是影响单片机系统可靠性的诸多因素中首要因素。据统计，由单片机的电源干扰导致计算机应用在运行过程中的所发生故障概率极高已经达到了90%以上。

1.1 交流电源干扰及其抑制

通常情况下，在单片机运用系统使用的是交流220V、50Hz电源。在很多施工场所，实际生产情况不断影响着生产负荷的变化，在不断变化的实际情况下大型机器也随着电源负荷来使用或者自行停止，这就导致了电源电压的不断变动和不稳定性的产生，甚至还会发生类似于尖峰脉冲的现象。这种情况下发生的尖峰脉冲所持续的时间比较短，通常只有几个毫秒，但却对计算机应用系统产生相当大的影响，严重的时候甚至会造成系统死机。所以，我们在实际操作的过程中，要想办法使系统远离尖峰脉冲的干扰，另外还要采用电源滤波器。电源滤波器主要作用是使系统供电的可靠性得到提高，交流稳压器的利用，更好地避免了电源欠压、过压的状况产生。

1.2 直流电源抗干扰措施

1.2.1 利用高质量集成稳压电路来形成单独供电

直流电源电压的等级在单片机实际应用系统中的需要往往也是不同的。通常采用的是稳压集成电路中的一种低纹波高质量的。稳压电路的作用主要是对过载的电压进行安全保护，这样每个电路就会单独运行，系统的运行就不会受某个单独电路的故障影响，从而也减少了公共阻抗力，保障了供电系统在运行过程中的可靠性。

1.2.2 充分利用直流开关电源

脉宽电源是直流开关电源中的一种。直流开关电源的主要特点是体积小、效率高、重量轻、有更宽范围的电压、而且还不会出现欠压或者超压的现象。直流开关电源在计算机系统中的应用相当广泛，输出的电压也比较独立，例如±5V、±12V、±24V等，电压在电网中的波动范围一般都在220V的+10%至-20%之间，直流开关电源在一定程度上也隔离了的次级与初级之间的差别。

1.2.3 采用DC-DC变换器

电网中波动较大供电系统，高要求的电网精度，专业的DC-DC变换器是比较好的选择。主要是因为其可以广范围的输入电压、更加稳定的输出的电压并且可以进行适当的调整、工作效率更高并且外观轻巧、体积小，还有封装形式的多样化。这种变换器被非常广泛的应用在了在单片机系统中。

2 地线干扰及其抑制

接地在计算机应用系统中的重中之重。地线的正确处理，关系到了系统能否正常的运作。

2.1 一点接地和多点接地的应用

对低频电路的影响比较小的是布线和元件间的寄生电感，一点接地是其最佳选择，能够减少因地线影响才发生的地环路。各接地线之间的发生偶合主要发生在高频电路中其主要原因是布线和元件间的寄生电感以及分布的电容，造成的影响十分明显，此时，多点接地就成了最佳选择。

选择一点接地的情况一般是在频率小于1 MHz时；多点接地，一般是当频率高于10 MHz时选择，频率在1 MHz～10 MHz之间时，一点接地的话，波长的1/20是地线长度的极限。反之，就要选择多点接地。

2.2 模拟地与数字地之间的连接原则

数字地指的是CPU芯片、TTL或CMOS芯片、I/O接口电路芯片等专业的数字逻辑电路的接地端，还有D/A、A/D转换器的数字地。模拟地指的是取样保持器、放大器和A/D、D/A中模拟信号的接地端。在应用过程中，我们要将二者区别开来分别接地。模拟地与又数字地同时存在同一个芯片上时，我们也必须将两者分开分别接地，然后再连接于某一点。如若不然则会对模拟信号造成影响，导致返回到数字电源中的数字回路是通过模拟电路的地线返回的。

2.3 地线在印刷电路板的分布原则

CMOS、TTL器件的接地线的主要表现形状是网状辐射；地线在印刷电路板上的宽度与电流通过地线的大小之间密切相关，至少要大于或者等于3mm。在客观条件许可的情况下，地线最好可以使用宽一点的，旁路电容的地线长度也要适当一点。

2.4 信号电缆屏蔽层的接地

信号电缆既可以分为屏蔽和无屏蔽，又可以分为双绞线和多芯线，抑制电磁干扰是双胶线的主要功能，抑制静电磁的感应干扰则是屏蔽线的主要功能。从屏蔽线的出发点来看，信号源测（一点接地）是其屏蔽层最佳的接地点。

3 其他提高系统可靠性的方法

3.1 设计硬件抗干扰

3.1.1 关于CPU的选择，抗干扰能力强是其首选

抗干扰能力在每个单片机之间也不同。不同的干扰环境选择的单片机也不一样，抗干扰能力强的单片机应运用在干扰力比较大的环境中。

3.1.2 光电隔离下的数字量

开关量信号自身的传输方式也不尽相同：主要有电流环路（无电流或有电流）、TTL电平、RS485电平（差分信号或平衡信号）、RS232电平（非平衡信号）等。

将单片机应用系统可靠性提高的方式和方法有很多，我们在实际操作和运用的过程中，需要综合考虑合适的方法，才能更好的解决实际问题。

参考文献

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