單片機嵌入式系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)應(yīng)用

李飛

摘要

單片機是目前各類電器產(chǎn)品制造中不可缺少的部分，在尤其足在家用電器、智能儀器儀表、工業(yè)自動化、生產(chǎn)過程中的運用更為普遍。在同一電力系統(tǒng)中可能連接著不同的電氣設(shè)備，相關(guān)電氣設(shè)備之間的電磁干擾是難以避免的，一旦某個相連的電氣設(shè)備發(fā)生了斷電、故障等情況，就可能引起電磁振蕩，造成電氣設(shè)備的相互干擾，單片機嵌入式系統(tǒng)也會受到一定的干擾，影響相關(guān)設(shè)備性能的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。因此，為保證單片機嵌入式系統(tǒng)的安全可靠，減小因為干擾造成的誤差等，可以對于相關(guān)的干擾因素進行技術(shù)保護，提升系統(tǒng)的抗干擾能力，促進設(shè)備的穩(wěn)定、精準(zhǔn)運行本文主要分析了相關(guān)的干擾因素對于單片機嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的影響，探究單片機嵌入式系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)應(yīng)用的有效途徑。

【關(guān)鍵詞】單片機 嵌入式 抗干擾 技術(shù)應(yīng)用

單片機嵌入式系統(tǒng)的穩(wěn)定性會直接影響相關(guān)電氣設(shè)備的準(zhǔn)確有效使用，單片機測控系統(tǒng)使用必須要保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行，不然就會造成誤差增大，還可能造成系統(tǒng)失靈，導(dǎo)致重大損失，因此，必須要做好單片機的抗干擾工作，確保單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

1 干擾對單片機應(yīng)用系統(tǒng)的影響

1.1 導(dǎo)致測量誤差變大

在單片機系統(tǒng)保持運行的過程中，干擾因素造成的電磁振蕩，會造成單片機系統(tǒng)中的模擬信號輸入通道受到干擾，造成信號疊加，導(dǎo)致系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集發(fā)生偏差。尤其是對于一些微弱的信號進行測量時，這時如果干擾的電磁振蕩幅度較大，就很可能將微弱的信號淹沒，造成測量的失效。

1.2 導(dǎo)致控制系統(tǒng)失效

單片機嵌入式系統(tǒng)中的輸出控制信號在很多情況下是受到具體環(huán)境下的狀態(tài)輸入信號影響的，有時候也會受到相關(guān)信號的邏輯處理的結(jié)果影響，假設(shè)這些輸入的狀態(tài)信號被干擾了，造成輸入的信號狀態(tài)發(fā)生了改變，這時輸出的控制誤差加劇，可能會引起控制系統(tǒng)的失效，導(dǎo)致控制系統(tǒng)無法正常工作。

1.2 導(dǎo)致程序無法正常使用

在單片機嵌入式系統(tǒng)工作的過程中，在受到相應(yīng)的干擾后，系統(tǒng)的自我保護和防御功能可能會對于相關(guān)電氣設(shè)備進行復(fù)位處理，但是在持續(xù)的干擾環(huán)境下，相關(guān)設(shè)備反復(fù)進行復(fù)位操作，就會導(dǎo)致系統(tǒng)運行的終端，造成系統(tǒng)無法正常使用。在相關(guān)的干擾作用下，單片機嵌入式系統(tǒng)中的程序計數(shù)器的PC數(shù)據(jù)也許會發(fā)生變更，對于程序的正常有效使用也是大大不利的。外界干擾對于單片機程序計數(shù)器PC數(shù)值的影響是不確定的，這種隨機性可能會導(dǎo)致程序執(zhí)行一些完全沒有操作意義的指令，更有甚者，導(dǎo)致系統(tǒng)進入死循環(huán)的模式中，造成系統(tǒng)設(shè)備的操作混亂甚至死機。

2 單片機嵌入式系統(tǒng)的硬件抗干擾措施

2.1 優(yōu)化供電設(shè)計

在很多情況下，單片機嵌入式系統(tǒng)連接的相關(guān)電氣設(shè)備遭到干擾，其中很大一部分原因來源于電能供應(yīng)的不穩(wěn)定性，因此，要想實現(xiàn)單片機嵌入式系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，首先要對于相關(guān)的供電系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，為了達到穩(wěn)定電能的作用，可以在電能系統(tǒng)中使用交流穩(wěn)壓器，防止因為電源的電壓過高或者過低造成的電能不穩(wěn)定現(xiàn)象。此外，可以借助隔離變壓器和低通變壓器對于工頻噪聲和高頻噪聲進行處理。保證系統(tǒng)的主機的電能供應(yīng)和其他部位的電能供應(yīng)區(qū)分開，運用獨立安裝連接的穩(wěn)壓器來防止其他的設(shè)備電能使用可能帶來的電壓不穩(wěn)定現(xiàn)象。

2.2 優(yōu)化印制電路板布線和工藝

要確保單片機系統(tǒng)的抗干擾能力，要合理選擇使用電路板，一般情況下，多層電路板是單片機嵌入式系統(tǒng)中的有效電路板選擇對象。相對于單層電路板來說，這種電路板的性能更好，將這種多層電路板接入系統(tǒng)中，能夠防止原件之間相互耦合和電位差的現(xiàn)象發(fā)生，保證單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在印刷電路板時，要注意嚴(yán)謹(jǐn)性，進行合理的分區(qū)處理，確保數(shù)字電路、模擬電路之間不會靠的太近，防止相互電路之間的干擾，進行清晰的分區(qū)處理，尤其要做到對于地線的區(qū)分使用，確保地線和各自的電源端有效連接。在進行走線方式的制定時，要考慮到焊接面和元件面中的走向不能出現(xiàn)平行的連接，可以進行適當(dāng)?shù)膹澢托苯弧?dǎo)線與導(dǎo)線之間要做好相互之間的平行程度控制，做到盡可能縮小平行長度。對于信號線的布局應(yīng)該堅持距離的盡可能拉大來進行布線。在印制電路板的相關(guān)操作中，還要注重送電方式要符合相關(guān)的規(guī)則，做好單點接線和接地工作。不同的分區(qū)中，要確保地線和電源的分離，且都需要用粗線進行布線，將元器件按照有噪音產(chǎn)生和無噪音產(chǎn)生進行區(qū)分。

3 單片機嵌入式系統(tǒng)的軟件抗干擾措施

單片機系統(tǒng)常受到軟件系統(tǒng)帶來的干擾因素影響，造成單片機系統(tǒng)運行的不穩(wěn)定現(xiàn)象。這是因為很多軟件中包含了感染信號，這種感染信號的出現(xiàn)是從眾多參與主體中產(chǎn)生的，對于這種感染信號的來源判斷具有一定的不確定性。因此，即使之前在單片機嵌入式系統(tǒng)中做好相關(guān)硬件的抗干擾工作，也不能完全保證單片機系統(tǒng)在運行中就不會受到干擾了，這就要求對于單片機系統(tǒng)中的軟件進行抗干擾能力設(shè)計。一般針對系統(tǒng)中的軟件進行抗干擾設(shè)計，主要是通過輸入信號的重復(fù)檢測和數(shù)字濾波技術(shù)進行處理。在相關(guān)的軟件應(yīng)用到單片機嵌入式系統(tǒng)中，必須考慮到軟件的安全性，做好軟件的安全保護措施，尤其是要做好RAM數(shù)據(jù)的保護措施，防止因為干擾造成的數(shù)據(jù)丟失，影響系統(tǒng)的有效運作。

4 結(jié)論

當(dāng)前，單片機嵌入式系統(tǒng)在相關(guān)的電氣設(shè)備中的應(yīng)用越來越普遍，為設(shè)備性能的提升，測試的準(zhǔn)確性帶來了有效的幫助，單片機嵌入式系統(tǒng)的有效運行對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求比較高，這就要求在單片機嵌入式系統(tǒng)中，必須針對其硬件和軟件進行優(yōu)化設(shè)計，確保系統(tǒng)抗干擾性能的提升。

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