單片機抗干擾技術的應用分析

盧鵬

摘 要：單片機被應用至各個領域當中，但由于單片機的抗干擾性能，通常以標準實驗信號為基準，在某些存在信號干擾的領域，可能會影響單片機的正常運作。對此，我們需要在提出單片機抗干擾技術基本要求的基礎上，從各個層面，研討單片機抗干擾技術的應用方法。

關鍵詞：單片機；抗干擾；技術應用

1 單片機抗干擾技術基本要求

針對單片機的使用情況，單片機在抗干擾性能方面，至少需要滿足以下幾方面的基本要求：

（1）集成度限制要求。單片機受到體積的限制，其存儲容量通常相對較小，譬如8位的單片機，RAM一般在256字節以內。在存儲容量受到限制的情況下，單片機必須拓展集成度的限制要求，在不影響單片機正常使用的情況下，盡量往外擴大ROM和RAM的字節。

（2）可靠性要求。單片機應用至各個領域，類似于工業的領域，對測控環境要求通常較高，如果僅用普通的CPU，可能無法抵抗噪音的干擾。此時我們需要在程序指令方面，保證其軟件的常數、表格等不受到破壞，并將信號通道集中于相同的芯片里面，方可提高單片機的可靠性。

（3）易擴展要求。單片機硬件和軟件的匹配程度，通常在計算機運行過程中能夠得到綜合反映，在易擴展方面，主要針對芯片以外的總線、串行輸入管腳、串行輸出管腳而言，在進行軟件設計時，要求能夠廣泛適應各種規模的計算機應用系統。

（4）控制性要求。單片機的指令系統，同時滿足指令轉移、邏輯操作和功能處理等，是正常使用的基本表現，但對于大多數單片機的邏輯控制功能來說，筆者認為尚處于滯后階段，在復雜的控制環境中，其運行速度可能不達標，為此在改造單片機時，必須徹底解決該問題。

2 單片機抗干擾技術的應用建議

緊扣上文提到的單片機抗干擾技術應用要求，在單片機開發時，無論是內部抗干擾能力，還是外部抗干擾能力，都是單片機應用系統開發成功與否的關鍵標桿。在此作者基于相關技術開發經驗，提出以下幾方面的單片機抗干擾技術應用建議。

2.1 確定干擾源

在提出具體抗干擾技術前，作者全面調查了各個領域單片機的應用情況，歸納總結了單片機應用系統的普遍干擾源，其中測控信號在輸入和輸出過程中，由于對信號保護不周，在外界因素的影響下，信號容易出現失真，甚至漏失的現象。譬如某工業現場，現場布置的信號線和控制線在200m左右，但沒有設置抗干擾系統，在運行過程中，電焊機運作產生的噪音干擾源，使得單片機系統運行失常。除此之外，單片機的干擾源，與其硬件和軟件系統的抗干擾能力同樣息息相關，要求我們在實際應用時，予以因地制宜地歸納總結。

2.2 硬件抗干擾技術

不同功能特征的單片機，所使用硬件類型具有差異性，因此抗干擾技術的應用，要根據硬件類型而定，以下為幾種較為常見的硬件抗干擾技術：

（1）硬件屏蔽技術，假設單片機使用環境有電磁輻射的干擾，建議將單片機系統安裝在金屬機箱里面，同時完成接地布置，這種抗干擾技術，比較適用于強電設備空間輻射干擾環境；

（2）光電隔離技術，信號在傳輸過程中受到干擾，技術原理是布置光電隔離器，實現在信號輸入和輸出過程中的模擬量信號隔離，單片機在這種條件下使用，可選擇雙絞線或者屏蔽線作為傳輸線路，有利于信號傳輸干擾的克服；

（3）電源濾波，單片機與電源的距離比較近時，電源產生的電流信號，會形成電流干擾，相應的抗干擾技術，是在電源和單片機之間，設置低通規格的濾波器，或者使用附帶屏蔽功能的電源變壓設備，即可克服電源電流的干擾；

（4）寄生電容抗干擾技術，在出現此類干擾時，可在線路板上，通過元件的合理布置，將模擬電路、功率驅動結構和高速數字電路等隔離，同時縮短各個部件之間的引線長度，但必須保證輸出線路和輸入線路分類的合理性。

2.3 軟件抗干擾技術

在保證硬件抗干擾性能達標的基礎上，軟件同樣需要采取一系列的抗干擾技術：

（1）程序的死鎖，可在數據采集系統開發時，插入A/D結果轉換程序，假設在干擾狀態下，轉換結束的標志顯示無效，則說明程序處于死循環狀態，此時我們需要借助超時判斷的方法，在有效標志無法采集時，以自動放棄采集運作的方式，克服程序的死鎖問題；

（2）軟件陷阱，在指定地址后，針對死機問題布設程序，同時在未中斷的區域內，騰出足夠的ROM空間，按照NOP指令，強迫PC進入指定地址；

（3）看門狗，這種抗干擾技術，是恢復單片機系統運行的基本軟件，要求借助定時器進行定時，在程序達到特性時間點后，自動刷新系統死機時出現的滯后時間，在循環狀態下自動復位芯片；

（4）數字濾波技術，為減少采集數據的虛假信息，可利用數字濾波技術，補償非線性數據和修正數據誤差，確保數據的精準度水平。

3 結束語

文章通過研究，基本明確單片機抗干擾技術的應用要求和方法，在實際應用時，要結合單片機具體的使用環境，找出具體的抗干擾源，然后在硬件和軟件設計時，融入針對性的抗干擾技術，方可提高單片機的實用性。另外在實際應用中，還需要不斷歸納總結出更多的抗干擾技術，作為文章補充和完善的內容。

參考文獻

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