单片机抗干扰能力
提高单片机抗干扰性能的几点措施
０ 引 言
随着 单片机 的智 能 化 和微 型化 的不 断 发 展 ，
影 响 的变化 部分 的总称［ １ ］ 。在 产 品研 制 和开 发过 程中， 产 品在实 验室 环境 下运 行一 切正 常 ， 但 到 了
现场 实 际应 用 中会 出现 不 正 常 、 不 规 律 甚 至是 错
误 的情况 ， 这些 问题 的 发 生往 往 都 是 抗 干 扰措 施
件抗 干扰 措施 以及软 件“ 看 门狗” 、 滤波 算法 、 通信 过程 的软 件抗 干扰 措施 。
关键词： 单片机 ； 抗 干扰 ； 看 门狗技 术 ； 硬件； 软件
中图分 类号 ： Ｔ ＮＯ １ 文 献标识 码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ６ － ０ ０ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ １ ０ ０ － ０ ３
单 片机 系统 在 现 场 环境 中长 期 、 稳定、 可靠 运 行 ， 有效 提高 单片 机 的抗 干扰 性 能 ， 需 从 单 片机 系统 电路 的硬 件设计 和 软件 编写 两方 面着 手 。
辐射 干扰 和信 号通 道干 扰 。
（ １ ）供 电系统 干扰 是 由于 电源 的噪声 干 扰所
（ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｏ ｃ ｅ ａ ｎ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ Ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ
Ｏｃ ｅ ａ ｎ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， Ｑｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ ０ ０ １ ）
电路中常见的几种单片机抗干扰技术
电路中常见的几种单片机抗干扰技术对于提高单片机系统设计，提高系统的可靠性显得尤为重要。
对单片机系统而言，干扰因素有两种，一是来源于系统外部环境和其它电气设备产生的干扰，通过传导和辐射等途径影响单片机系统正常工作;二是来源于系统内部，由系统结构、制造工艺等决定以及内部元器件在工作时产生干扰，通过地址、电源线、信号线、分布电容等传输，影响开关电源模块系统工作状态。
一. 什么是干扰源？干扰源是指产生干扰的元件、设备或信号。
产生的干扰包括：(1)电磁干扰，如继电器开关启动、静电放电、电网电压波动等都可能引起不同程度的瞬变浪涌电压，会造成IC和半导体器件PN结烧毁、氧化层击穿等。
(2)人为干扰，如机械振动、继电器触点抖动、元器件安装和电路板布线引起的电磁耦合、接插件接触不良、虚焊、放大器自激、电源纹波等。
(3)环境因素干扰，如噪声和环境温湿度、以及太阳黑子的变化，空间粒子辐射等。
每一个设备干扰造成的误操作，可能运行千次才出现一次，甚至是上万，百万才出现一次。
时间上是一天，一个月，甚至是一年很多年。
但是干扰出现所造成的严重后果，是我们无法想象到的。
在这里我先引用一个小插曲：原来我在镇江做焊机的时候，老是出现焊机在上电瞬间有信号输出，出现的频率很高，最严重的一次是差点将一个客户员工的手指压到。
后来我想了个方法就是是在信号输出的I/O口上加上一个50k的上拉电阻，发现问题还是有，但是出现的频率降下来了，后来又改用15k的电阻，就彻底地把那个问题给解决了。
干扰信号源也遵循欧姆定律，越存在干扰的场合，跟测试使用的上拉电阻也有联系。
想知道他是怎么解决的，可以看下下面的文章：[话题] 【MCU每周论点】如何提高单片机的抗干扰能力? 亲你懂吗?二. 干扰源产生的原因是什么？下面回到正题，单片机干扰的原因还包括传播途径、敏感器件的使用，也会使单片机受到干扰。
干扰对单片机系统的影响主要通过三种途径传输，包括：(1)输入系统。
单片机测控系统抗干扰能力分析
单片机测控系统的抗干扰能力分析摘要：由于工作环境的多样性，单片机测控系统在工作过程中所受干扰比较大。
为了减少这种影响，提出了抗干扰技术，它是一项系统性的工程，该系统开发的整个过程与环节都要进行抗干扰能力的设计。
本文分析了干扰的来源与形成以及其对单片机测控系统产生的不良影响，从硬件、软件两方面来讨论单片机的抗干扰能力，尽可能的提高整个单片机测控系统的稳定性与可靠性。
关键词：单片机；测控系统；抗干扰能力中图分类号：tp274 文献标识码：a文章编号：1007-9599 (2013) 05-0000-02随着单片微型计算机的应用越来越广泛，主要用于智能化仪表中，尤其是测量控制系统的微型计算机，它是一种新型的微电子设备，具有完善的智能化特性，因而在工业系统中高达90%采用的是单片机测控系统。
由于工业环境中到处都是强弱电设备，不仅有数字电路还有不同模拟电路形成一个强电与弱电数字与模拟共存的局面，同时工作环境电磁干扰强、环境恶劣，其工作性与可靠性都会收到极大的影响。
因此，有必要对单片机测控系统的抗干扰能力进行研究，提高其在电磁环境中的适应能力以及稳定性。
1干扰的来源及形成1.1干扰的来源。
（1）较恶劣的供电环境。
属于重工型企业的铝厂，设备多数是大功率、大感性负载，启动或停止它们都会造成电网电压的大幅度变化，出现欠压、过压的现象，甚至有时候是额定电压的10%，出现这种情况可能持续几分钟或更久。
另外，大功率开关的通断也会造成电网产生尖脉冲，当尖脉冲跟电网的正弦波两者相叠加的时候，其通过交流电源进入到计算机内，对计算机造成了极大的危害，通常情况下，使得计算机发生“飞程序”，出现鼠标乱跳、打印机误动作等故障，使得计算机系统半瘫痪。
（2）严重的噪声环境。
为了实现数据采集或实时控制，模拟量、开关量的输入/输出信号线和控制线长达十几米至几百米，从而对计算机系统的干扰无从避免。
在高压系统调试后，发现在足够大的干扰下，极大的影响了线路分布电容的参数，同时，它对微型计算机引入了够强的干扰，轻微情况只是程序发生错误，影响其正常工作，严重情况下可能导致程序被冲或微机芯片直接被损坏掉【1】。
如何解决单片机的抗干扰问题
如何解决单片机的抗干扰问题随着单片机的发展，单片机在家用电器、工业自动化、生产过程控制、智能仪器仪表等领域的应用越来越广泛。
然而处于同一电力系统中的各种电气设备通过电或磁的联系彼此紧密相连，相互影响，由于运行方式的改变，故障，开关操作等引起的电磁振荡会波及很多电气设备。
这对我们单片机系统的可靠性与安全性构成了极大的威胁。
单片机测控系统必须长期稳定、可靠运行，否则将导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，甚至造成巨大损失。
因此单片机的抗干扰问题已经成为不容忽视的问题。
1 干扰对单片机应用系统的影响1.1测量数据误差加大干扰侵入单片机系统测量单元模拟信号的输入通道，叠加在测量信号上，会使数据采集误差加大。
特别是检测一些微弱信号，干扰信号甚至淹没测量信号。
1.2 控制系统失灵单片机输出的控制信号通常依赖于某些条件的状态输入信号和对这些信号的逻辑处理结果。
若这些输入的状态信号受到干扰，引入虚假状态信息，将导致输出控制误差加大，甚至控制失灵。
1.3 影响单片机RAM存储器和E2PROM等在单片机系统中，程序及表格、数据存在程序存储器EPROM或FLASH中，避免了这些数据受干扰破坏。
但是，对于片内RAM、外扩RAM、E2PROM 中的数据都有可能受到外界干扰而变化。
1.4 程序运行失常外界的干扰有时导致机器频繁复位而影响程序的正常运行。
若外界干扰导致单片机程序计数器PC值的改变，则破坏了程序的正常运行。
由于受干扰后的PC 值是随机的，程序将执行一系列毫无意义的指令，最后进入“死循环”，这将使输出严重混乱或死机。
2 如何提高我们设备的抗干扰能力2.1 解决来自电源端的干扰。
提高单片机测控系统的抗干扰能力的研究
摘
要 ：由于单片机测控系统工作环境 的多样性 ， 系统受干扰影响 的可能性加大 ， 重时导致 系统工作 不正常 。以泡 严
沫式 生 态 厕 所 设 备 间 控 制 器 的设 计 为 例 ， 析 了 测 控 系 统 中 电源 ，／ 通 道 及 继 电器 应 用 中 的 干 扰 ， 硬 件 设 计 、 件 分 ＩＯ 从 软 编程 两 方 面讨 论 了 单 片 机 的 抗 干 扰 技 术 。实 际 测 试 表 明 ， 用 抗 干 扰 措 施 后 ， 个 单 片机 测 控 系统 的稳 定 性 和 可 靠 性 采 整
Ｗ ｕ Ｑｉｎｎ Ｓ ａ ｉｎ ｏ ｇ ＬｖＹｉｇ ｉｇ Ｚ ａ ｇ Ｚ ｉｏ ｇ ＸｉｏＷ ｅ ｂ ｕ ｉｇ ｈ ｏＪａ ｌｎ ｎ ｙｎ ｈ ｎ ｈｈ ｎ ａ ｎ ｏ
（ ｃ ｌｙ ｏ ｎｏｒ ａｉｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｉｇａ ｄ Ａｕ ｏ ｔ ｎ，Ｋｕ ｍ ｉｇＵ ｎｖ ｒ ｉｙｏ ｃｅ ｃ ｎｄＴｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｆａ ｕ ｔ ｆＩ ｆ ｍ ｔｏ ｇｎｅｒｎ ｎ ｔ ｍａｉ ｏ ｎ ｎ ｉｅｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｃ ｎ ｌｇ ．Ｋｕ ｎｍｉｇ ６ ０ Ｉ ｎ ５ ０５ ）
０ 引
言
能 ， 过 统一 的控 制 电路 来 控 制 各路 设 备 ， 决 了原来 泡 通 解
沫式 生态厕 所设 备 间控制柜 的缺 陷 ， 现 了设 备 间的集 中 实
控制 ， 仅 提 升 了产 品 的档 次 ， 不 而且 避 免 了很 多 不 确定ห้องสมุดไป่ตู้的
ｓ ｏ ｔ ａ ，ｔ ｅｓａ ｉｔ ｎ ｅｉｂｌ ｙ ｏ ｈ ａ ｕ ｅ ｎ ｎ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｒ ｎ ｒａ ｅ ｙ ｕ ｉｇ ａ ｔ ｉｔｒｅｅ ｃ ｈ ｗ ｈ ｔ ｈ ｔｂ ｌ ｙａ ｄ ｒｌ ｉｔ ｆｔ ｅｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ａ ｅｉｃｅ ｓ ｄ ｂ ｓｎ ｎ ｉ ｎｅ ｆｒｎ ｅ ｉ ａ ｉ —
高抗干扰能力单片机通讯电路的设计
系 统 之 间 是 利 用 总 线 技 术 来 通 信 的 。 数
据的通信要考虑 的第一个 问题是通信速率 ，因 为通信速率过高会影响系统 的抗干扰性 ，所 以 在能够满足系统通信速率时 ，尽量选择较低 的 通信速率。数据通信要考虑的第二个 问题是通 信距离的稳定性。 因为距离会影响数据 的传输 ， 所 以一 定 要 根 据 通 信 连 接 的 实 际距 离 进 行 选 择
通信方式。
１干 扰 的来 源 和 产 生 的 问题
１ ． １干扰 的主要来 源
１ ． １ ． １ 源 的 噪音 干 扰
电源 噪声 的干 扰 的表 现是 供 电停 止时 ， 电压 过高或过低、尖峰脉冲等 。尖峰脉冲的产
过程 中，如果受到干扰 就会引起死机，这时 ， 我 们 就 可 以利 用 看 门狗 电 路 ， 它 可 以 使 微 处 理
单 片机 的定 时器 使得 软件看 门狗 的抗 干 扰技术得 以实现 ， 是对硬件看门狗技术的补充 。 软件看 门可 以在现 场环 境下解决由于硬件看 门
在市 内的 电源的频率是 ５ ０ Ｈｚ ， 属 于低频 ， 监视 监测 变量，如果监测的变量变化不一样 ， 但是产生干扰的 电源往往是高频 ，而交流 电源 就 可 以返 回 错 误信 息 。 滤波器可 以高频的干扰波 ，所 以可 以有效 的滤 ３ ． ２滤波算法抗干扰 除高频干扰。 ２ ． １ ． ５分 组 供 电 随着单片机技术的不断开发 ，使 得单片机 单片 机系 统输 入信 号受 到干 扰影 响 时， 把一 个 系统分 割 成各 个模块 ，使 其分 组 的 性 能 不 断 提 高 而 被 应 用 在 仪 器 仪表 和 家 用 医 就 会 使 系 统 的 数 据 采 集 误 差 增 大 ，而 为 了保 证 供 电 ，独 立 形 成 一 个 系 统 ，防 止 了各 个 模 块 间 用设备 以及家用 电器等方面 。但 是由于单片机 数 据 采 集 的 可 靠 性 ， 可 以使 用 加 权 递 推 平 均 滤 的干扰 。 的控制系统 的工作环境往往 比较 复杂和 恶劣， 波和中位 值滤波 以及递推平均滤波等。
单片机系统及其抗干扰性分析
布 电容的存在而产生的耦合 。
（ ４）电 磁感 应 耦 合
又称 磁 场 耦 合 ，是 由于 分 布 电磁 感 应
照噪 声产 生的 原 因 、传 导方 式 、波 形特 性 等等 进行 不 同的分 类 。 按 产 生 的 原 因分 ： 可 分 为 放 电 噪 声 、高 频 振 荡 噪 声 、浪 涌噪 声 。 按 传导 方 式分 ：可分 为共 模噪 声和 串模噪声 。 按 波形 分 ：可 分为 持续 正 弦波 、脉
愿 能 对 相 关 人 员有 一 定 益 处 。
要考虑 ，使干扰源和被干扰对象 间没有公 共阻抗。 （ ） 电容 耦 合 ３ 又称 电场耦 合或静 电耦 合 ，是 由于分
一
干 扰 的种 类 成 因及 途 径
干 扰的 分类 有好 多种 ，通 常可 以按
（ ６）可控 硅 两端 并 接 Ｒ Ｃ 抑制 电
严 重时 可能 会 把 可控硅 击 穿 的 ） 。
２ 切断干 扰传播路径 切断干扰 传播路径的常 用措 施如下 ：
（ １）干扰 源 。指 产生 干 扰 的元 件 、
由于 单鳟机 应 用 系统 的硬 件 电路 构成 复 杂 、
所用 元件品 种繁 多及工 作扬 所环境较 恶劣 等
原 因 ， 努 了保 证 单 片机 应 廊 系统 能 够 在 各 种
靠安全运行的主要因素主要来 自系统内部
和 外部 的各 种 电气 干扰 ，并 受 系统结 构 设 计 、元 器件选 择 、安 装 、制 造 工艺影 响 。 这 些 都 构 成 单 片 机 系 统 的 干 扰 因 素 ，常 会导 致单 片机 系统 运行 失常 ，轻 则影 响 产 品质量 和产 量 ，重 则会导 致 事 故 ，造 成 重大 经济 损 失 。 针 对形 成 干扰 的 三个 主要 因素 ，我
单片机抗干扰措施
单片机抗干扰措施概述在单片机应用中，抗干扰是一个非常重要的问题。
由于电磁干扰的存在，单片机可能会受到干扰信号的影响，导致系统的性能下降甚至功能失效。
因此，为了确保单片机系统的稳定运行，需要采取一些抗干扰措施。
本文将介绍单片机常见的抗干扰措施，包括软件抗干扰措施和硬件抗干扰措施。
软件抗干扰措施1. 外部中断和定时中断技术外部中断是单片机接收外部信号的一种方式，通过设置中断触发条件，当接收到特定信号时触发中断处理程序。
通过使用外部中断技术，可以及时响应干扰信号的触发，进行干扰处理。
定时中断也是一种常见的抗干扰措施。
通过设置定时器，定时生成中断信号，进行对干扰信号的定时处理。
2. 硬件监控和重启单片机系统中，可以通过硬件监控电压、温度、电流等参数，并根据监控结果采取相应措施。
例如，如果电压过高或过低，可以通过监控电源电压的方式，自动重启系统，以恢复正常运行。
3. 硬件看门狗硬件看门狗是一种常见的抗干扰措施。
通过设置看门狗定时器，在预设时间内必须向看门狗喂狗，否则看门狗将复位单片机。
看门狗能够有效监控单片机运行，并在系统崩溃或运行异常时进行自动重启。
硬件抗干扰措施1. 接口屏蔽和过滤对于单片机与外部设备接口，可以通过屏蔽和过滤的方式降低干扰信号的影响。
接口屏蔽是通过在接口线上添加屏蔽层，减少干扰信号对于单片机的干扰。
常见的屏蔽层材料包括金属层、导电胶和导电纤维等。
接口过滤是通过添加滤波器或滤波电路，降低接口信号中的干扰成分。
常见的滤波器包括低通滤波器和带阻滤波器等。
2. 地线设计在单片机系统中，地线设计也是一个重要的抗干扰措施。
合理地划分地线，避免地线回路产生环形，可以有效减少共模干扰。
3. 电源干扰削弱技术电源干扰是单片机系统中常见的干扰源之一。
为了降低电源干扰，可以采取以下措施：•过滤电源线，加装滤波电容和滤波电阻，降低电源中的高频干扰成分。
•使用稳压器或电源滤波器，确保电源稳定，并降低电源线上的干扰噪声。
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单片机抗干扰能力
单片机的抗干扰性能历来为大家所重视，现在市面上的单片机就我所接触过的，就有
十家左右了，韩国的三星和现代；日本的三菱，日立，东芝，富士通，NEC；台湾的
EMC，松汉，麦肯特，合泰；美国的摩托罗拉，国半的cop8系列，microchip系列，TI
的msp430系列，AVR系列，51系列，欧洲意法半导体的ST系列。
这些单片机的抗干扰性能大多数鄙人亲自测试过，所用机器是上海三基出的两种
高频脉冲干扰仪，一种是欧洲采用的标准，一种是日本采用的标准；
日本的标准是高
频脉冲连续发出，脉冲宽度从50ns到250ns可调，欧洲采用的标准是脉冲间歇（间歇
时间和发出时间可调）发出，脉宽也是从50ns到250ns可调；我们国家采用的是欧洲
标准。
一般情况下，脉冲干扰这一项能够耐受2000V以上就算不错了（好像我国家电标准
是1200V），有些可以达到3000V，于是很多人为此很得意。
单片机在高频脉冲干扰下程序运行是否正常，或者说抗干扰是否通过，有些人以
程序不飞掉，或者说“死机”为标准，有些人以不复位并且程序正常运行为标准。
很多情况下，芯片复位程序是可以继续运行的，表面上看的不是很清楚。
我一般就看
单片机在干扰下是否复位，复位了我就认为不行了。
不复位并且程序正常运行当然比
复位来说要好了。
好多人看到自己做的电路抗干扰达到2000V或者3000V就很高兴，实际上芯片的抗
干扰并不一定就很好。
这里我不能不说一下日本的标准，高频脉冲连续发出的形式。
别小看一个连续和一个间歇的区别，实际上，大家如果有机会，用日本的标准测试一
下你的芯片和电路，你就会发现，几乎和欧洲标准差别很大很大，采用日本标准你会
很伤心，因为大多数单片机过不了！
日本的标准是1600V。
上面我提到的十几家单片机：
意法的也就是ST的≥1800
三菱的≥1800
富士通和日立的≥1600V
nec的≥1500
东芝的≥1300V
摩托罗拉的≥1300
三星的≥1300
现代的≥800
microchip的≥700
国半的cop8≥500
avr和51系列≥500
这里没有给出数据的我没有测试过，但是知道EMC的一款28pin的设计上有缺陷（
EMC自己人讲的）；合泰的据说欧洲标准可以过3000V。
大家对照一下自己用的单片机，看看在什么档次。
不过呢谁要是受了打击也不要
太伤心，因为我对照过，也有日本标准在5—600V但是欧洲标准可以达到1500V的电路
，同样一块板子；这样的情况我遇到好几次了。
大多数情况下，如果过不了欧洲标准
日
本标准也过不了；过得了日本标准欧洲标准偶尔也会过不了。
需要说明的是，很多单片机在高频干扰脉冲下经常复位，但是程序运行好像没有
受到影响，如果打到死机，还可以提高1—200V的，日本标准。
欧标还会更高。
大家选单片机的时候仔细看一下资料，凡是复位时间在us级的采用日本标准“会
死的很难看”，这就是cop8系列和avr系列怎么努力也达不到日本标准的1000V，avr
最多到700V。
单片机的价格嘛，这里我就不用多罗嗦了，ST的最贵，其次是日本的和美国的，下来
是韩国的，韩国之后是台湾的。
ST单片机贵在抗干扰性能上，抗干扰性能极好！而且带内置eeprom。
Avr的flash
+内置eeprom是很好的卖点。
不知道大家知道不知道，其实国半也有很好用的flash，
价格比avr稍低一点。
但是内置eeprom不知道有没有。
Msp430系列的特点是a/d，其实
16位a/d的单片机大家如果想用便宜的，推荐台湾松汉的一款和三星的一款，价格比
msp430的大多便宜。
尤其是三星的，16位a/d+flash，超便宜！但是也有前提的，量
！开发系统ST的，三菱的，三星的很贵，都在5—6000RMB以上。
其他大多在1000到3000
之间。
单片机结构方面，我觉得cisc结构的要比RISC结构的要好。
Risc结构的指令少，
除此之外我看没多少好处了，由此带来的不方便倒不少，为了一个简单的功能几条指
令倒来倒去，倒出几十条指令的程序来；而且有的ram要分页，有的rom也分页。
编程
序跳来跳去，烦透了！cisc结构的指令多，但是也不是很难记，用多自然就记住了，
并且结构比较整齐一些，不用操心分页的事情（就算有分页），程序想编到哪儿就到
哪儿。
现在我基本只代理和使用三星和合泰的单片机。
性价比好。
如果大家要用到液晶
驱动，我建议大家用这2家的就行了。
合泰的flash不多，但是用特殊办法，一个片子
也可以烧几次。
三星合泰的单片机这一年半载来卖的很猛！除了带液晶驱动之外，抗
干扰性能也不错。
相比较而言，三星的单片机比合泰的稍微要贵一些，而且开发系统死贵（但是你
可以不用买，代理公司一般会借用给你——要受押金的，哼哼！）！但是三星的有几
款单片机实在很好，9454大家用的人不少了吧？9228呢，也不错吧？但是我告诉你，
还有比这2款更好的，flash+4*18液晶驱动+10bit的a/d。
另外三星还有一款专门用于
遥控器的芯片，64pin，4*32的液晶驱动，也很便宜，就算是用作液晶驱动芯片也划
算，价格嘛，和2片液晶驱动芯片ht1621差不多的。
但
是三星单片机也有不好用的地方，大多是精简指令，一个小功能要你把几条指
令用好几遍。
合泰的单片机性能不错，开发系统也便宜，尤其带液晶驱动的几款不妨考虑考虑。
这里说到的一些技术上的问题，很多只是个人经验，大家可以借鉴，技术做久了
，各人有各人的特点和长处，有不确切的地方请批评指正！。