单片机应用系统中的抗干扰技术

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* A& D7 x, w5 O0 W- P! Z9 h摘要:文章分析了单片机应用系统中干扰的来源和后果 ,提出了一些在实际应用中取得了良好效果的减小和消除
$ _- [7 e7 O% R$ C9 w干扰的硬件、软件的技术和方法.
* C1 ^3 ?( H, R, }
( h1 H+ V7 L: S, i$ t关键词:单片机;抗干扰;硬件;软件

' L& T/ t9 C7 f7 Q: H$ m5 Y6 D1概述
单片机具有集成度高、体积小、可靠性强、价格
3 A! }7 I, ]5 Q  W, ?, c低、面向控制等特点,在工业控制、智能仪器仪表、智
2 F; ?) M) i% k: s7 [能化设备和家用电器等领域得到广泛应用。单片机
控制系统的可靠性由多种因素决定,一个系统的正
确与否,不仅取决于系统的设计思想和方法,同时还
取决于系统的抗干扰措施,不然势必会出现原理正
( V4 ?  p- s+ }" x+ G! J% F, J" O确而系统稳定性差,甚至不能实施,使得耗费了大量
钱财和时间研制出来的控制系统成为一种摆设,因
( n. m3 F, n( s# i此,抗干扰技术的研究越来越引起大家的高度重视。
  a' E" S! H. M* e) Q6 Z5 z9 ?干扰是造成单片机控制系统故障的主要原因之一，
千扰对系统的影响轻则影响测量与控制精度,重则
- G; S+ T; A# c& o, e使工作系统完全失常。
' Q9 u  h8 k1 h' {9 w2 ?本文主要分析单片机应用系统干扰的来源和后
果,并结合自己的教学和实践工作经验,从软、硬两
) L* X& b8 F8 G  I7 \个方面给出具体的解决方法。
, z' T& U6 V8 ]2 k2单片机应用系统干扰的来源和后果
2.1单片机应用系统干扰的来源
0 }+ {$ p: f. t6 G干扰进人单片机应用系统主要有三条渠道,即
% @# w) ~) Z# K& k空干扰多发生在高电压、大电流、高频电磁场附近，
+ q9 ~' G5 k! F) D3 d  Z并通过静电感应,电磁感应等方式侵人系统内部;供
: b# m) ?& P) e7 U& A, ]& o5 m电系统干扰是由电源的噪声干扰引起的;过程通道
, q, Z+ \8 d# W6 ?7 v2 V) H# X! b, v干扰是干扰通过前向通道和后向通道进人系统的。
干扰一般沿各种线路侵人系统。系统接地装置不可
+ j9 L5 l) S6 p2 U9 }* A靠,也是产生干扰的重要原因;各类传感器,输人/输
: M- E- c1 S. A. }! C+ |' r$ H9 X出线路的绝缘损坏均有可能引人千抚。
2.2单片机应用系统干扰的后果
2 ^: C. `0 K5 i; D影响单片机应用系统可靠、安全运行的主要因
素来自系统内部和外部的各种电磁干扰,以及系统
结构设计、元器件安装、加工工艺和外部电磁环境条
件等。这些因素对单片机系统造成的干扰后果主要
$ b, p3 ^; O- t( y6 y9 x6 G表现在以下几个方面:
(1)测量数据误差加大
干扰侵入单片机系统测量单元模拟信号的输入
通道,叠加在测量信号上,会使数据采集误差加大，
) I! N  M+ m* e( B7 B/ p3 w, v/ x* c3 m甚至千扰信号淹没测量信号。
(2)影响单片机RAM存储器和E'PROM等
在单片机系统中,程序及表格、数据存在程序存
储器EPROM或FLASH中,避免了这些数据受干
扰破坏。但是,对于片内RAM、外扩RAM.E-
2PROM中的数据都有可能受到外界干扰而变化、
(3)控制系统失灵
9 i. a2 e4 X# T3 O( N单片机输出的控制信号通常依赖于某些条件的
状态输入信号和对这些信号的逻辑处理结果。若这.
些输人的状态信号受到干扰,引人虚假状态信息,将
4 u5 r5 g+ p4 [  e% `9 t( ^导致输出控制误差加大,甚至控制失灵。
(4)程序运行失常
外界的干扰有时导致机器频繁复位而影响程序"
$ U1 i6 f8 B$ i* T# W: ?的正常运行。若外界干扰导致单片机程序计数器
1 O) F5 S3 J9 D7 o" oPC值的改变,则破坏了程序的正常运行。由于受干
扰后的PC值是随机的,程序将执行一系列毫无意
& t* K+ [( O- G( w: ?义的指令,这将使输出严重混乱。.
3 ?; L- x' X' F! z(5)系统被控对象误操作
- L9 p- g4 K3 y7 }3 i/ N单片机内部程序指针错乱,指向了其它地方,运
* K& }$ S7 K9 T$ }3 K1 U行了错误的程序;同样,RAM中的某些数据被冲乱
2 d) L% R+ J* Q( Z7 F或者特殊寄存器的值被改变,使程序计算出错误的
$ X+ @9 V% c. T0 B结果。以及中断误触发,使系统进行错误的中断处
理。
& S4 T% Y$ r. `(6)被控对象状态不稳定
锁存电路与被控对象间的线路(包括驱动电路)
8 E, ^4 s+ @  {( r: ?5 B& K6 d受干扰,从而造成被控对象状态不稳定。
3 N3 g- R% t/ Q! A针对以.上出现的问题,本文分别从硬件和软件
& P3 B8 d6 f. E/ u5 A- a- s3 N% O
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单片机输出的控制信号通常依赖于某些条件的状态输入信号和对这些信号的逻辑处理结果