单片机应用系统抗干扰设计

摘要：电子产品在设计时首要考虑的因素便是抗干扰技术，抗干扰技术是单片机设计中重点考虑的因素，干扰因素中包含了干扰源、干扰信号接收器以耦合通道。因此，需要深入研究接收电路的内部装置，优化单片机的内部装置形成抗干扰的设计模式，从而建立有效的抗干扰系统，这对于提高单片机的抗干扰水平将会有较大的帮助。

关键词：单片机系统；抗干扰措施；设计

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）07-0166-01

单片机在多项工业领域有着较为广泛的而应用，而单片机系统产生的效益也使得越来越多的人们开始引起重视。影响单片机性能的发挥是来源于多项因素的共同作用，其中抗干扰能力是单片机系统性能体现的重要因素。因此，研究和探讨单片机系统中抗干扰设计，提高系统整体的抗干扰能力，对于充分发挥单片机的性能有重要的作用。本文将会对产生干扰因素的来源做简要的分析，并结合硬件、软件等多个方面来为系统抗干扰性能的提升提供有效的解决措施。首先需要考虑的是硬件抗干扰技术，也是抗干扰措施中较为有利的一项。它可以抑制干扰源的发挥，使电路通道阻断，并选择合理的参数来控制干扰因素的产生。在具体的实践中，这类方法可以有效的控制系统中大部分的干扰元素。

1 单片机内配置抗干扰措施设计

1.1 CPU外围配置

三项总线的合理性，包括数总线、地址总线、控制总线，将会直接影响到电路信号的传输，甚至整个系统的稳定。在总线中安装适当的上拉电阻可以有效的提高信号传输的可靠性，相应的，外围设备对系统的干扰也会有所降低。关于上拉电阻，其主要有以下几个方面的作用[1]：

首先，提高信号的电平。上拉电阻是在集成电路中采取的主要抗干扰措施，当上拉电阻被加入到电流后，电流的变化将会直接引起电平的波动。第二，可以提高總线中的电磁干扰能力。在高祖状态下，总线将会处于悬空的状态，因此很容易会受到电磁的干扰，干扰的信息将会利用总线进入到系统的CPU中，以此来引入程序指令。第三，可以预防静电产生的干扰。总线中的CMOS芯片，其在输入阻抗中表现出了极强的呢你，随着静电中电荷的不断积累，它就会很容易受到其静电干扰，进而影响到系统CPU的工作。因此如果加入了上拉电阻，将会在一定程度上降低输入的阻抗。

另外，系统中最可能受到噪声干扰的部位就是时钟信号，它是CPU对外发射和对内干扰的主要噪声源。而时钟信号的波动将会直接引起辐射干扰的产生，两者之间具有密切的联系。当时钟的频率被提升时，信号传输线上的频率变换速度也会加快，导师系统性能因受到干扰而无法满足人们的需求，因此，通过降低时钟频率，对于提高系统的抗干扰性能将会有一定的帮助。

1.2 CPU抗干扰措施

当CPU受到抗干扰作用时，CPU无法处于正常运行的状态，容易造成系统运行的混乱。因此为了避免干扰造成的伤害，可以采取相关的措施[2]：

（1）关于指令冗余。对于一些其决定作用的指令插入2条NOP指令来确保其弹飞程序能够在正确的轨道中运行。这种方式可以让程序在执行之后到冗余指令和弹飞程序都能够控制在相应的程序区中。

（2）关于软件陷阱。这是一种引导式的指令，强行将程序引导到指定的地址中，在那里设置一段处理出错程序的程序，诊断当前系统被干扰的状态，并能够采取相应的修复方式让其恢复正常状态。

（3）关于程序运行监视系统。它是单片机系统中不断见识程序运行的时间。如果运行的时间较长，超过了预期的时间，那么系统往往会在这种情况下陷入到死循环中，只有回到0000H的入口，才能重新进入正常状态。

2 交直流供电电源的干扰

电源是系统运行的命脉，电源性能程度很大程度会影响到系统的运行状态，在工程的不完全统计总，系统运行中的干扰有70%的可能性是来源于电源的干扰。

2.1 单片机系统板内的电源线路设计

交流电中城市的高频干扰，其形成的频带较宽，如果只是在交流侧做抗干扰处理，始终无法有效保证干扰不进入到系统中，因此在直流电侧采取抗干扰措施，可以提高抗干扰率。

在安装印刷板中的IC电路时，每个IC电路必然有共同的电源来相互联系。因此，针对这类状况，可以将数字电路作为一个脉冲干扰源，电源线再进行相互干扰。因此，可以在应刷板的电源入口加入大的电容，包括在各个IC芯片的电源入口中接入高性能的电容，将其当做干扰信号的滤波电容器。

关于对地线中的抗干扰处理。由于地线中的第度差异容易产生不同的阻抗，而不同的电路会在阻抗中形成相应的电压降，地线因此会受到干扰。因此地线的抗干扰措施是需要将电路中的地线都采用一点接地的方式。不过值得注意是，如果将所有的电路芯片都采用这种方式，必然会延长地线的长度进而增加地线产生的阻抗，反而会影响到抗干扰的效果。因此，可以将数字电路、模拟电路以及大功率的电路分开进行一点接地的处理，然后将这三个模块再连接在一起做总的一点接地。

2.2 交流电源中抗干扰的方法

电源系统的稳定安全是能够确保系统正常运行的重要因素。对于交流电源中的抗干扰措施，主要可以通过以下几种方法来实现：（1）交流电中采用交流稳压器。（2）加入电源滤波器。交流电源中的滤波器可以有效的控制输入端产生的瞬时干扰。（3）如果供电质量的要求较高，则需要加入发电机组等方式来改变，比如利用在线式的UPS做不间断的供电。（4）对电源中的变压器做屏蔽处理。

3 空间电磁辐射干扰

采取屏蔽的处理方式可以有效的削弱空间电磁辐射造成的干扰，进而提高系统运行的稳定性。与此同时，可以将铁材料来做出相应的外壳或者屏蔽岑，屏蔽罩中的通风孔形状可以是圆形，这样才能保持电磁运行的连续性。在实际的操作中，接地可以产生一定的电阻率，因此对于不同的接地点会有不同的电位。

4 结语

单片机系统的干扰因素是威胁其正常运行的关键性因素。因此做好抗干扰措施对于稳定系统运行有很大的帮助。本文主要单片机引起的干扰性因素做了相关的整合，并提出了相应的解决方式，除了上述提到的抗干扰方式外，还有很多其他的抗干扰方法，比如在印刷板电路中采取抗干扰设计等，根据每个单片机系统遇到的实际情况采取相应的抗干扰方法，可以进一步提高系统的可靠性。

参考文献

[1]李志宇.单片机控制系统抗干扰设计[J].电子测量技术，2007，06：100-102+117.

[2]杨昆.综述单片机控制系统的抗干扰设计[J].黑龙江科技信息，2016，04：22.

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