單片機控制系統的抗干擾及實現方式分析

胡偉剛

摘 要：單片機操縱系統的廣泛運用給人們的日常生活和工業化生產帶來了巨大經濟效益，但其也存在一些問題，如可靠性能不夠理想，非常容易受軟件環境干擾而減少線性度，乃至引起系統失效。這就要求大家對其干擾要素用心剖析，以尋找有效的突破口，從而對其抗干擾設計方案加以改進，使其充分運用系統的優勢。

關鍵詞：單片機操縱系統;抗干擾;經濟效益

1? ? 單片機遙控器系統原理

單片機以其體型小、價錢廉、朝向操縱等層面的與眾不同優勢，促使單片機普遍運用到了工業控制系統、儀表設備、自動化技術、智能化系統等。單片機的遙控器系統以單片機系統為基本上操縱模塊，可以組成無線數據傳輸系統、速率調整系統，并且其優勢是，可以在3 km外操縱健身運動總體目標的運行、速率速度、終止、來回。尤其是在健身運動總體目標的運作全過程中，可以任意調整速率速度，變速一般是在7～25 km/h范疇。單片機完成操縱了全部這種狀態，逐漸根據數字鍵盤主要參數，隨后歷經單片機計算和解決個人行為，根據無線網絡數傳模塊進行對主要參數的無線數據傳輸、運作狀態及其變速機器設備的操縱方法，做到遙控器運作的目的規定。

2? ? 單片機操縱系統干擾的關鍵要素

單片機操縱系統關鍵根據數據信號輸出、鍵入完成被控制目標操縱，假如外界要素存有著干擾因素，則會搞混數據信號，進而影響到單片機的操縱特性。外部干擾要素主要是磁感應干擾導致的，傳入、輻射源方式影響鍵入、輸出數據信號。其中，傳輸磁感應干擾關鍵會影響電容器、電感。輻射性干擾是根據外界輻射源對內部磁感應導致干擾，造成磁感應傳輸缺失可靠性。不論是哪一種磁感應干擾方式，都是會對其電磁場導致干擾，進而影響單片機數字信號處理。在單片機操縱系統中，假如硬件配置電路原理欠缺合理性、電子器件品質不合格，都是會對單片機操縱系統導致不良影響。普遍干擾源包含供電系統、全過程安全通道，因為干擾數據信號由供電系統直流穩壓電源路線及其接地線功效于操縱系統之中，進而影響信號源的連接和輸出。

3? ? 抗干擾電源電路與運算放大器

因為數據信號在傳送全過程中會遭受各種各樣干擾，因而，不論是數據量I/O安全通道還是模擬量輸入I/O安全通道，都需要提升抗干擾電源電路。因此，D/A轉化器輸出的工作電壓數據信號對直流調速器執行操縱以前要歷經一段抗干擾電源電路。光耦合器能夠組成合理的抗干擾電源電路，可是光耦合器的特點是離散系統的，并且溫度系數大，用于傳輸模擬量輸入會造成很大的非線性失真及溫度漂移，因此這里不選用光耦合器開展防護，而選用線性光耦。

運算放大器OP-07當正負極端鍵入相同工作中，這時，運算放大器有工作電壓輸出，開啟三極管通斷，使2個二極管-二極管型光耦合器工作中，D2與D3的陽極氧化輸出電壓同樣，則運算放大器1與運算放大器2的正端鍵入值相同。因此經線性光耦后，TLC5615輸出的工作電壓數據信號維持不會改變，但卻強大地抑制了干擾數據信號。

4? ? 系統運作中由干擾造成的狀況及抗干擾剖析

系統地軟、硬件配置抗干擾對策按基本方法都選用后，系統逐漸放進當場環境中運行，依然發生了許多常見故障，絕大部分是干擾的緣故，創作者選擇了好多個典型性的狀況開展剖析和解釋，期待能和開展單片機應用研究的專家學者互相討論。

狀況1：將89C51集成IC置入印刷線路板中通電運作，程序流程沒有反應。殊不知將89C51單片機集成IC取下，換作仿真器運作時，程序流程逐漸實行;或是電路板上電時，先按住復位開關，程序流程也會一切正常實行。

剖析：單片機系統中的I/O插口集成IC的校準端口號與單片機的校準端口號連在一起，統一校準。插口集成IC因為生產商不一樣，校準時間也稍有不一樣。校準線較長而有很大的分布電容，造成這種插口的校準全過程落后于單片機。工程項目實踐活動說明，當單片機校準完畢馬上對這種I/O集成IC開展復位實際操作時，通常不成功。

狀況2：實行狀態不穩定，例如按住前行鍵有時候系統會實行，而按過許多次后不會再實行。這時候查詢程序流程發覺程序流程跑飛，應該是當地操縱狀態，卻進到遠程控制管理程序。

剖析：當地狀態或遠程控制狀態地給出是根據P0.3口鍵入的，P0.3口是“0”時為遠程操作狀態，是“1”時為當地操縱狀態。在數字電路設計中，當數據信號由一個狀態轉化成另一個狀態時，會造成瞬變干擾。從P0.3中鍵入的狀態因為干擾的功效發生了轉變，使分辨打錯，程序流程跑飛。用示波儀觀察P0.3端口號的轉變，發覺有瞬間單脈沖，此瞬間單脈沖窄小，習慣性上，假如單脈沖噪音的脈長寬比有效脈沖寬度小許多，稱這類單脈沖為窄單脈沖噪音。

狀況3：程序流程逐漸通電實行，當開展到彼此逐漸通信時，推送方無線網絡數傳模塊自始至終處在傳送數據狀態，接受方無線網絡數傳模塊自始至終處在讀取數據狀態，無線網絡數傳不會再開展。

剖析：無線網絡數傳模塊要被恰當運用才能夠恰當傳送數據。規定推送模塊與接收模塊的輸出功率一致，且目的詳細地址和真實身份詳細地址相互之間相匹配。因為干擾的功效，無線網絡數傳模塊的目的詳細地址被改動，使推送模塊傳送數據時找不著到達站。

狀況4：按住前行、倒退等鍵許多次后，汽車繼電器不會再吸合，程序流程有時候會自動回復內容到復位，有時候會出現錯誤操作。例如：按住“前行鍵”時，操縱“前行”狀態的交流接觸器的電磁線圈吸合一下又快速彈回，反倒操縱“倒退”狀態的交流接觸器的電磁線圈吸和。

剖析：搜索緣故的全過程是以一個最簡程序流程逐漸地，這一最簡程序流程只有進行簡易的前行、倒退、終止實際操作，即便這，所述情況依然存有，這清除了手機軟件不正確的很有可能。把硬件配置電源電路回應到最簡狀態，僅保存最基本上的作用，所述狀態仍然存有，到此判斷是干擾的緣故。為了更好地減少干擾，在各集成IC的開關電源與的中間加電容濾波，發覺加的電解電容器的容積越大，系統發生此常見故障越快;反過來，電解電容器容積越小，能夠實行的頻次越多，由此判斷是高頻率干擾，因電解電容器自身具備一定電感器，對高頻率過濾實際效果不太好。把無線網絡數傳模塊拿開，系統實行明顯改善，在這時模塊挨近單片機系統，并使其機殼再次接地裝置時，系統回應到原先狀態。到此判斷，干擾源來源于無線網絡數傳模塊，而且是高頻率干擾。

5? ? 根據單片機的遙控器系統硬件配置抗干擾解決方法

前邊提及了一些在現場運作是系統發生的常見故障，對于這種狀況，大家采用了一些抗干擾對策，合理地確保了系統的一切正常運作。

狀況1：解決方法當單片機進到0000H詳細地址后，最先實行約1 ms的手機軟件適時，隨后再對這種I/O集成IC開展復位。

狀況2：解決方法在P0.3端口號與地中間添加RC過濾階段，運用RC的低通特點濾除窄單脈沖噪音。RC的穩態值依據工作經驗一般須超過當場很有可能發生的噪音較大占空比10倍上下，低于數據信號占空比的1/10，僅有這才可以做到既能抑制噪音，又不至于使數據信號遺失的目的。本例中合理數據信號具體為一個脈沖信號狀態，頻率極低，故過濾穩態值可選擇大一些。

狀況3：解決方法無線網絡數傳模塊非常容易遭受外部干擾。外界干擾入侵無線網絡數傳模塊，會更改模塊輸出功率、真實身份詳細地址或目的詳細地址，使模塊不可以開展一切正常通信。為使模塊具備不錯的抗干擾工作能力，采用了下列對策：（1）將無線網絡數傳模塊與外界連接的電源插頭和數據電源線均換為金屬材料手工編織屏蔽電纜，金屬材料編織作屏蔽掉層，心里作電源線。屏蔽掉層起靜電屏蔽功效，屏蔽掉層與9 V開關電源共地。（2）萬一再次發生模塊主要參數被改動的狀況，為使無線網絡數傳能再次開展，設定一個常見故障檢驗鍵，當按住此鍵時，再次對模塊主要參數開展設定。

狀況4：解決方法既然根據剖析獲知干擾源為無線網絡數傳模塊，對無線網絡數傳模塊選用了下列對策，使其不會再干擾別的數據信號的鍵入與輸出：無線網絡數傳模塊與微型機系統的供電系統路線分離供電系統;無線網絡數傳模塊的開關電源并接耦合電容;將無線網絡數傳模塊浮置起來;對微型機系統開展磁屏蔽材料。

6? ? 結語

隨著在我國科技進步持續發展，單片機操縱系統在具體運用更加普遍，可是會遭受內外干擾要素影響。這就要對于影響單片機系統平穩的要素，采用目的性解決方法，進而提升單片機操縱系統運作的可靠性。

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（編輯 姚 鑫）

Anti - jamming and realization analysis of MCU control system

Hu Weigang

（Hubei Xianning Vocational Education Group School， Xianning 437100， China）

Abstract：The wide use of single-chip MCU control system for everyones daily life and industrial production has produced a huge convenient and economic benefits， but in addition it is not enough， and its reliable performance is not ideal， very easy to be affected by the software environment interference and reduce linearity， and even cause system failure. This stipulates that we analyze the interference elements carefully in many aspects， in order to find an effective breakthrough， so as to improve the anti-interference design scheme and make full use of the advantages of the system.

Key words：MCU control system; anti-interference; economic benefits