如何提高單片機(jī)的抗干擾能力

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯如何提高單片機(jī)的抗干擾能力 1.解決來自電源端的干擾 單片機(jī)系統(tǒng)中的各個(gè)單元都需要使用直 流電源，而直流電源一般是市電電網(wǎng)的溝通電經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后產(chǎn)生的，因此電網(wǎng)上的各種干擾便會(huì)引入系統(tǒng)。除此之外，由于溝通電源共用，各電子設(shè)備之間通過電源也會(huì)產(chǎn)生相互干擾，因此抑制電源干擾尤其重要。電源干擾主要有以下幾類： 1.1電源線中的高頻干擾（傳導(dǎo)騷擾） 供電電力線相當(dāng)于一個(gè)接受天線，能把雷電、電弧、廣播電臺(tái)等輻射的高頻干擾信號(hào)通過電源變壓器初級(jí)耦合到次級(jí)，形成對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的干擾；解決這種干擾，一般通過接口防護(hù)；在接口增加濾波器、或者使用隔離電源模塊解決。

2、1.2 感性負(fù)載產(chǎn)生的瞬變?cè)胍簦‥FT） 切斷大容量感性負(fù)載時(shí)，能產(chǎn)生很大的電流和電壓變化率，從而形成瞬變?cè)胍舾蓴_，成為電磁干擾的主要形式；解決這種干擾，一般通過屏蔽線與雙膠線，或在電源接口、信號(hào)接口進(jìn)行濾波處理。這二種方法都需要在系統(tǒng)接地良好的狀況下進(jìn)行，濾波器、接口濾波電路都必需良好的接地，這樣才能有效的將干擾泄放。 2.模擬信號(hào)采樣抗干擾技術(shù) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常要對(duì)一個(gè)或多個(gè)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，并將其通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。為了提高測量精度和穩(wěn)定性，不僅要保證傳感器本身的轉(zhuǎn)換精度、傳感器供電電源的穩(wěn)定、測量放大器的穩(wěn)定、A/D轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定，而且要防止外部電磁感應(yīng)噪聲的影響

3、，假如處理不當(dāng)，微弱的有用信號(hào)可能完全被無用的噪音信號(hào)沉沒。在實(shí)際工作中，可以采納具有差動(dòng)輸入的測量放大器，采納屏蔽雙膠線傳輸測量信號(hào)，或?qū)㈦妷盒盘?hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)，以及采納阻容濾波等技術(shù)。 3.數(shù)字信號(hào)傳輸通道的抗干擾技術(shù) 數(shù)字輸出信號(hào)可作為系統(tǒng)被控設(shè)備的驅(qū)動(dòng)信號(hào)（如繼電器等），數(shù)字輸入信號(hào)可作為設(shè)備的響應(yīng)回答和指令信號(hào)（如行程開關(guān)、啟動(dòng)按鈕等）。數(shù)字信號(hào)接口部分是外界干擾進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)的主要通道之一。在工程設(shè)計(jì)中，對(duì)數(shù)字信號(hào)的輸入/輸出過程實(shí)行的抗干擾措施有：傳輸線的屏蔽技術(shù)，如采納屏蔽線、雙膠線等；采納信號(hào)隔離措施；合理接地，由于數(shù)字信號(hào)在電平轉(zhuǎn)換過程中形成公共阻抗干擾，選擇合適的接地點(diǎn)可

4、以有效抑制地線噪聲。 4.硬件監(jiān)控電路 在單片機(jī)系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)牢靠、穩(wěn)定地運(yùn)行，增加抗干擾力量，需要配置硬件監(jiān)控電路，硬件監(jiān)控電路從功能上包括以下幾個(gè)方面： （1）上電復(fù)位：保證系統(tǒng)加電時(shí)能正確地啟動(dòng)； （2）掉電復(fù)位：當(dāng)電源失效或電壓降到某一電壓值以下時(shí)，產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位； （3）電源監(jiān)測：供電電壓消失特別時(shí)，給出報(bào)警指示信號(hào)或中斷懇求信號(hào)； （4）硬件看門狗：當(dāng)處理器遇到干擾或程序運(yùn)行混亂產(chǎn)生“死鎖”時(shí)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。 5.PCB電路合理布線 PCB板設(shè)計(jì)的好壞對(duì)抗干擾力量影響很大。因此，在進(jìn)行PCB 設(shè)計(jì)時(shí)，必需遵守PCB 設(shè)計(jì)的一般原則，并應(yīng)符合抗干擾設(shè)計(jì)的要求。下面

5、著重說明兩點(diǎn)： 5.1關(guān)鍵器件放置 在器件布置方面與其它規(guī)律電路一樣，應(yīng)把相互有關(guān)的器件盡量放得靠近些，這樣可以獲得較好的抗噪聲效果。時(shí)鐘發(fā)生器、晶振和CPU 的時(shí)鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，要相互靠近些；CPU 復(fù)位電路、硬件看門狗電路要盡量靠近CPU相應(yīng)引腳；易產(chǎn)生噪聲的器件、大電流電路等應(yīng)盡量遠(yuǎn)離規(guī)律電路。 5.2 D/A、A/D 轉(zhuǎn)換電路地線的正確連接 D/A、A/D 芯片及采樣芯片均供應(yīng)了數(shù)字地和模擬地，分別有相應(yīng)的管腳。在線路設(shè)計(jì)中，必需將全部器件的數(shù)字地和模擬地分別相連，但數(shù)字地與模擬地僅在一點(diǎn)上相連。另外，也可以采納屏蔽愛護(hù)，屏蔽可用來隔離空間輻射。對(duì)噪聲特殊大的部件（如變頻電源、開

6、關(guān)電源）可以用金屬盒罩起來以削減噪聲源對(duì)單片機(jī)的干擾，對(duì)簡單受干擾的部分，可以增加屏蔽罩并接地，使干擾信號(hào)被短路接地。 6.軟件抗干擾原理及方法 盡管我們實(shí)行了硬件抗干擾措施，但由于干擾信號(hào)產(chǎn)生的緣由錯(cuò)綜簡單，且具有很大的隨機(jī)性，很難保證系統(tǒng)完全不受干擾。因此，往往在硬件抗干擾措施的基礎(chǔ)上，實(shí)行軟件抗干擾技術(shù)加以補(bǔ)充，作為硬件措施的幫助手段。軟件抗干擾方法具有簡潔、敏捷便利、耗費(fèi)低等特點(diǎn)，在系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。 6.1 數(shù)字濾波方法 數(shù)字濾波是在對(duì)模擬信號(hào)多次采樣的基礎(chǔ)上，通過軟件算法提取最靠近真值數(shù)據(jù)的過程。數(shù)字濾波的的算法敏捷，可選擇權(quán)限參數(shù)，其效果往往是硬件濾波電路無法達(dá)到的。 6.2 輸

7、入信號(hào)重復(fù)檢測方法 輸入信號(hào)的干擾是疊加在有效電平信號(hào)上的一系列離散尖脈沖，作用時(shí)間很短。當(dāng)掌握系統(tǒng)存在輸入干擾，又不能用硬件加以有效抑制時(shí)，可用軟件重復(fù)檢測的方法，達(dá)到“去偽存真”的目的，直到連續(xù)兩次或連續(xù)兩次以上的采集結(jié)果完全全都時(shí)方為有效。若信號(hào)總是變化不定，在達(dá)到最高次數(shù)限額時(shí)，則可給出報(bào)警信號(hào)。對(duì)于來自各類開關(guān)型傳感器的信號(hào)，如限位開關(guān)、行程開關(guān)、操作按鈕等，都可采納這種輸入方式。假如在連續(xù)采集數(shù)據(jù)之間插入延時(shí)，則能夠應(yīng)付較寬的干擾。 6.3 輸出端口數(shù)據(jù)刷新方法 開關(guān)量輸出軟件抗干擾設(shè)計(jì)，主要是實(shí)行重復(fù)輸出的方法，這是一種提高輸出接口抗干擾性能的有效措施。對(duì)于那些用鎖存器輸出的掌握

8、信號(hào)，這些措施很有必要。在盡可能短的周期內(nèi)，將數(shù)據(jù)重復(fù)輸出，受干擾影響的設(shè)備在還沒有來得及響應(yīng)時(shí)，正確的信息又到來，這樣就可以準(zhǔn)時(shí)防止誤動(dòng)作的產(chǎn)生。在程序結(jié)構(gòu)的支配上，可為輸出數(shù)據(jù)建立一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，在程序的周期性循環(huán)體內(nèi)將數(shù)據(jù)輸出。對(duì)于增量掌握型設(shè)備不能這樣重復(fù)送數(shù)，只有通過檢測通道，從設(shè)備的反饋信息中推斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_與否。在執(zhí)行重復(fù)輸出功能時(shí)，對(duì)于可編程接口芯片，工作方式掌握字與輸出狀態(tài)字一并重復(fù)設(shè)置，使輸出模塊牢靠地工作。 6.4 軟件攔截技術(shù) 當(dāng)竄入單片機(jī)系統(tǒng)的干擾作用在CPU 部位時(shí)，后果更加嚴(yán)峻，將使系統(tǒng)失靈。最典型的故障是破壞程序計(jì)數(shù)器PC 的狀態(tài)，導(dǎo)致程序從一個(gè)區(qū)域跳轉(zhuǎn)到另一

9、個(gè)區(qū)域，或者程序在地址空間內(nèi)“亂飛”，或者陷入“死循環(huán)”。使用軟件攔截技術(shù)可以攔截“亂飛”的程序或者使程序擺脫“死循環(huán)”，并將運(yùn)行程序納入正軌，轉(zhuǎn)到指定的程序入口。 6.5 “軟件看門狗”技術(shù) PC 受到干擾而失控，引起程序“亂飛”，也可能使程序陷入“死循環(huán)”。當(dāng)軟件攔截技術(shù)不能使失控的程序擺脫“死循環(huán)”的逆境時(shí)，通常采納程序監(jiān)視技術(shù)WDT TIMER（WDT），又稱“看門狗”技術(shù)，使程序脫離“死循環(huán)”。WDT 是一種軟、硬件結(jié)合的抗程序跑飛措施，其硬件主體是一個(gè)用于產(chǎn)生定時(shí)T 的計(jì)數(shù)器或單穩(wěn)，該計(jì)數(shù)器或單穩(wěn)基本獨(dú)立運(yùn)行，其定時(shí)輸出端接至CPU 的復(fù)位線，而其定時(shí)清零則由CPU 掌握。在正常狀況下，程序啟動(dòng)WDT 后，CPU