短波發射機中單片機應用系統的抗干擾措施

吳建宏

摘要：依靠強大的可編程能力，單片機系統在短波發射機中的作用越來越大。但是在單片機系統周圍存在許多干擾源，如工頻信號的的干擾，環境的電磁輻射干擾等，給單片機系統穩定運行帶來了很大危害，因此急需解決單片機系統的抗干擾問題。本文從軟件和硬件兩方面來闡述單片機系統的抗干擾措施，加強單片機系統抗干擾能力。

關鍵詞：短波發射機；單片機應用系統；抗干擾措施1引言

在短波發射機中，單片機作為主控制器實現數據的采集處理和電控系統保護等。但是在發射機內部和周圍存在大量的干擾，如通過發射機供電系統進入單片機系統硬件電路的工頻信號干擾，短波發射機周圍存在的大量高頻電磁噪聲信號的干擾等。這些噪聲會使單片機運行不穩定、出錯或者死機等，嚴重影響單片機系統的正常運行。為了使單片機系統能夠穩定可靠正確的運行，需要對單片機系統進行抗干擾設計。本文從硬件和軟件兩方面闡述單片機系統的抗干擾措施。

2硬件措施

2.1 電源抗干擾

電源在向系統提供能源的同時，也將其噪聲加到所供電的電源上。電路中微控制器的復位線，中斷線，以及其它一些控制線最容易受外界噪聲的干擾。電網上的強干擾通過電源進入電路，即使電池供電的系統，電池本身也有高頻噪聲。模擬電路中的模擬信號更經受不住來自電源的干擾。

雖然單片機工作電源的電壓適應范圍較寬為3~5.5V，但是對于電源的波動卻很敏感，單片機可以在3~5.5V之間的一個恒定電壓下穩定的工作，但是不能在電壓3~5.5V波動的情況下穩定工作[1]。所以在設計短波發射機單片機系統的電源電路時要給單片機系統一個穩定的供電電源，例如可以選擇LM7805等穩壓芯片，加上電源旁路并上0.1uf的瓷片電容來濾除高頻干擾。

2.2 光耦隔離抗干擾

過程通道是系統輸入輸出以及單片機之間進行信息傳輸的路徑。由于輸入輸出對象與單片機之間的連接線長，容易串入干擾，必須采用隔離技術進行抗干擾設計。包括數字量的隔離和模擬量的隔離。

數字量隔離常用的器件是光電耦合器。如圖1所示。光電藕合器是把一個二極管和一個光敏三極管封裝在一個外殼里的器件，輸入信號使發光二極管發光，其光線又使光敏三極管產生電信號輸出，從而既完成了信號的傳遞，又實現了輸入和輸出之間的電氣的隔離。對啟動或停止負荷不太大的設備，常采用光電耦合器件來抑制輸出通道的干擾。

對A/D、D/A轉換前后的模擬信號需要進行隔離，采用隔離型放大器對模擬信號進行隔離。但是設計電路時要考慮保證所使用的隔離型放大器必須滿足A/D和D/A變換的精度和線性要求。

2.3 過壓保護硬件電路

在電路的輸入端設計過壓保護硬件電路可以保護后面的電路，當輸入端出現高壓干擾信號時保護后面的電路不被高壓信號損害[2]。通常在電路的輸入端并聯壓敏電阻，壓敏電阻是一種對電壓敏感的非線性電阻器件，其特性就象雙向穩壓管一樣，是一種無極性的非線性對稱的抑制電感性負載反電勢干擾和保護觸頭的器件，當電壓在額定電壓范圍之內時，壓敏電阻值很大，所以流過的電流很小，消耗功率也很少，當壓敏兩端電壓超過額定電壓時，壓敏電阻值變小，使流過壓敏電阻值增大，而流過后面的電流變小，保護后面的電路。既實用于直流電路也實用于交流電路，可接在觸點上也可接在線圈上。與RC網絡相比，其參數選擇較容易，且不會由于電容的充放電而損傷觸點。壓敏電阻還具有溫度系數小，電壓范圍寬（幾伏到上萬伏），耐沖擊性好，壽命長，體積小，重量輕，價格便宜，使用方便等優點。

2.4 屏蔽和接地

空間干擾主要來自太陽及其它天體輻射電磁波、廣播電臺或通訊發射臺發出的電磁波及各種周圍電氣設備發射的電磁波干擾等。如果單片機應用系統工作在電磁波較強的區域而沒有采取相關的保護措施，就容易引起干擾[3]。這種干擾一般可通過適當的屏蔽及接地措施加以解決。

3軟件措施

3.1 指令冗余

CPU取指令過程是先取操作碼，再取操作數。當PC寄存器受干擾出現錯誤時，程序便脫離正常軌道“跑飛”，當“跑飛”到某雙字節指令，若取指令時刻落在操作數上，誤將操作數當作操作碼，程序將出錯。若“飛”到了三字節指令，出錯機率更大。在關鍵地方人為插入一些單字節指令，或將有效單字節指令重寫稱為指令冗余。通常是在雙字節指令和三字節指令后插入兩個字節以上的NOP。這樣即使亂飛程序飛到操作數上，由于空操作指令NOP的存在，避免了后面的指令被當作操作數執行，程序自動納入正軌。

3.2 軟件陷阱

所謂軟件陷阱，就是一條引導指令，強行將捕獲的程序引向對程序出錯進行處理的程序。如果我們把這段程序的入口標號稱為ERR的話，軟件陷阱即為一條LJMP ERR指令，為加強其捕捉效果，一般還在它前面加兩條NOP指令。

4結論

綜上所述，本文詳細探討了短波發射機中單片機系統的軟硬件抗干擾措施，針對不同的干擾源采取相應的軟硬件抗干擾措施。使得短波發射機中單片機系統穩定可靠的運行，保證了短波發射機的正常播出。這些抗干擾措施滿足了短波發射機中單片機系統的要求，具有實際價值。

[參考文獻]

[1]張毅剛.單片機原理及應用[M].北京：高等教育出版社,2008.

[2]王盛.單片機系統干擾原因及可靠性設計[J].東方企業文化,2012.

[3]淺談單片機電磁干擾抑制與優化方案[J].無線互聯科技,2012.