浅谈单片机应用系统的软件抗干扰措施
浅谈单片机应用系统的抗干扰措施
浅谈单片机应用系统的抗干扰措施摘要：文章主要对单片机应用系统的硬件和软件抗干扰措施分别进行了阐述，尤其是对其软件抗干扰措施进行了详细的论述。
关键词：单片机；抗干扰；硬件；软件工业现场环境中对单片机应用系统的干扰有很多，脉冲是这些干扰的主要形式。
这些干扰将会对生产带来不利的后果，比如：数据采集误差加大、程序运行失常、系统被控对象误操作、被控对象状态不稳定、定时不准、数据发生变化等，所以研究单片机的抗干扰措施是非常必要的事情。
1硬件抗干扰措施硬件措施得当，就能将绝大部分干扰抗拒，主要的措施如下：注意屏蔽；供电系统的抗干扰；适当增加硬件看门狗；注意印制电路板的工艺与布线；注意装设过压保护电路；注意提高元器件的可靠性；使用光电隔离。
2软件抗干扰措施①使用开机时自动检验功能。
开机时便对单片机系统的软件和硬件状态检验，如果发现不正常，便进适当的处理。
开机自检程序一般包括对ROM、RAM、I/O通道的检测。
②使用软件陷阱。
捕捉“跑飞”程序是软件陷阱的主要功能，通常设置在程序存储器没有使用的区域、程序存储器的结尾处、程序段之间三处，捕捉方法是若干条无条件跳转指令和空操作相结合，使程序跳到“跑飞”处理程序入口。
③在程序运行状态处设置标记。
在RAM区中设立一些标志位叫做程序运行状态标记，这些标志位对应代表程序运行的不同阶段及运行后的状态。
初始化程序时，最初应该对这些单元置初值，程序运行过程中的不同阶段，对应单元中的内容会被改动成特定值，用来标注程序运行后的状态和运行的阶段。
除了在程序正常运行中起到条件转移的作用外，这些标志还能在程序“跑飞”，并且RAM 区数据正常运转的条件下恢复程序运行现场。
④在输出端口刷新。
输出口的状态的改变，有可能是因为单片机的I/O比较容易背外部信号所干扰而造成的。
因此为了降低干扰信号对输出口状态的影响，我们可以在程序里添加周期性的输出端刷新指令。
两种措施如下：指定RAM单元存储输出口在程序运行的对应时刻应该具有的状态，并且在程序运行时根据以RAM单元的内容为依据去刷新I/O口。
单片机应用系统的软件抗干扰措施
邮局订阅号:82-946360元/年技术创新单片机开发与应用《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注单片机应用系统的软件抗干扰措施The Step of Software Anti-jam m ing in SingleChip System(广东工业大学覃毅汤荣江李治龙相洪贵QIN YI TANG RONGJIANG LI ZHILONG XIANG HONGGUI摘要:在单片机的应用系统中,工业现场存在的各种干扰,很容易导致系统不稳定甚至无法正常工作。
因此,如何提高稳定性是必须认真对待的。
本文从实践的角度出发,对软件抗干扰措施作了比较细致的探讨。
关键词:单片机;软件;抗干扰;措施中图分类号:TP368.1文献标识码:BAbstract:In the application system of singleChip,there exists every kind of disturbance in industry scene.It is difficult to cause the system stable.Therefore,how to enhance the stability is must earnestly be treated.In this article,we had carefully discussed to the soft-ware anti-jamming in the aspect of practice.Keywords:singleChip,software,anti-jamming,measure文章编号:1008-0570(200702-2-00101-03引言近年来,微机测控系统,特别是单片机在工业自动化、生产过程控制、智能化仪器仪表等领域的应用日益广泛。
但测控系统的工作环境往往是比较恶劣和复杂的,其应用的可靠性、安全性就成为一个非常突出的问题。
单片机应用系统的抗干扰方法
单片机应用系统的抗干扰方法要消退单片机应用系统的干扰，只要去掉干扰形成的三个基本条件（干扰源、传播路径、敏感器件）之一即可，内部的干扰源可以通过合理的电气设计在肯定程度上予以消退，外部干扰源则实行屏蔽、接地、隔离等措施予以消退或切断。
抗干扰设计的主要工作是围绕这一部分绽开的，上述三个部分也不是肯定划分的，通常一个系统的抗干扰措施是多方面的综合以达到最佳的效果。
在实践中，单片机应用系统的抗干扰设计一般是通过硬件抗干扰设计和软件抗干扰设计两种途径来实现的。
硬件假如设计得当，就可以将绝大部分干扰拒之门外，但仍旧会有少量干扰，所以软件措施必不行少。
由于软件措施是以占用CPU为代价的，假如没有硬件消退绝大部分干扰，CPU将疲于奔命，严峻影响系统的工作效率和实时性。
因此一个抗干扰性良好的单片机应用系统则是由硬件设计和软件开发相辅相成而构成。
1.硬件抗干扰设计① 电源电路单片机系统使用的电源，一般都是由电网的工频沟通电源经降压、整流、滤波等环节后供应。
由于电网的影响以及生产现场大容量电气设备的开停，会使沟通电压中含有高频成分、浪涌电压、尖峰脉冲或者发生较大幅度的电压波动。
这些因素都将导致干扰通过电源途径影响系统的正常工作。
电源做得好,整个电路的抗干扰工作就完成了一大半。
很多单片机对电源噪声很敏感,因此,应采纳抗干扰的开关电源或给单片机电源加滤波电路或稳压器,以削减电源噪声对单片机的干扰。
电源线的布置除了要依据电流的大小，尽量加租导体宽度外，还要使电源线、地线的走向与数据传递的方向全都。
这将有助于增加抗噪声的力量。
每种型号的单片机都有一个稳定工作的电压范围，例如凌阳SPCE061A单片机工作电压为3.3V～5V ,超出这个范围将消失特别。
② 硬件复位电路图1 采纳MAX6827的复位电路复位电路是最简单受干扰的(由于CPU 内部的复位电路的阻抗都比较高,为10～50kΩ) ,影响也是最大的。
因此,必需实行抗干扰措施。
浅谈单片机软件抗干扰技术
浅谈单片机软件抗干扰技术摘要：本文主要讨论单片机软件抗干扰技术的应用与实现。
首先阐述了干扰的概念和种类，然后介绍了单片机软件抗干扰的技术方法，包括降低干扰对系统的影响、增强系统对干扰的抵抗力和恢复受到干扰的系统运行；接着，分析了单片机软件抗干扰技术的不足和应对策略；最后，通过实例说明如何应用单片机软件抗干扰技术，总结了该技术在实际应用中的优点和展望。
关键词：单片机；软件抗干扰技术；干扰；抗干扰性能；应对策略正文：单片机是一种具有极强计算能力、可编程性和控制能力的微处理器，广泛应用于工业控制、家用电器、汽车电子等领域。
然而，由于工作环境与电磁干扰、电源波动等因素的影响，单片机很容易受到各种外部干扰，导致系统运行失常、数据错误等问题。
因此，单片机软件抗干扰技术的研究具有重要的现实和理论意义。
1 干扰的种类和影响干扰是指各种非期望的信号在系统中的出现，可以分为外部干扰和内部干扰。
外部干扰包括电磁干扰、电源波动、磁性干扰等，可以通过屏蔽、滤波、隔离等方法来减少其对单片机系统的影响；内部干扰主要是由于电路元件、信号传输线路等内部因素引起的，可以通过优化布局、提高信号质量、减小电流或电压等方法来减少其干扰效应。
干扰对单片机系统的影响主要体现在以下几方面：①引起系统崩溃或死机；②导致系统运行速度变慢、执行结果错误等；③损坏单片机芯片和外围设备，影响设备寿命和使用效率。
2 单片机软件抗干扰技术的方法单片机软件抗干扰技术主要包括以下三种方法：2.1 降低干扰对系统的影响为降低外部干扰对系统的影响，可以采用屏蔽、滤波、隔离等物理方法。
屏蔽是采用金属屏蔽罩、屏蔽织物等物理手段将系统与外界隔离；滤波可以通过电容、电感、滤波器等电路件实现对干扰的滤波控制；隔离可以采用光耦、隔离放大器等器件实现对信号的隔离和传输控制。
2.2 增强系统对干扰的抵抗力为提高系统的抗干扰性能，可以采用以下方法：首先，采用合适的单片机芯片和外围器件，如高标干、低噪声放大器等；其次，在软件中增加容错机制，如存储冗余、校验码等；最后，加强系统安全控制，如密码锁、权限认证等。
单片机系统软件抗干扰方法
单片机系统软件抗干扰方法在提高硬件系统抗干扰能力的同时，软件抗干扰以其设计灵便、节约硬件资源、牢靠性好越来越受到重视。
下面以MCS-51系统为例，对微机系统软件抗干扰办法举行讨论。
1 软件抗干扰办法的讨论在工程实践中，软件抗干扰讨论的内容主要是：一、消退模拟输入信号的嗓声（如数字滤波技术）；二、程序运行混乱时使程序重入正轨的办法。
本文针对后者提出了几种有效的软件抗干扰办法。
1.1 命令冗余CPU取命令过程是先取操作码，再取操作数。
当PC受干扰浮现错误，程序便脱离正常轨道“乱飞”，当乱飞到某双字节命令，若取命令时刻落在操作数上，误将操作数当作操作码，程序将出错。
若“飞”到了三字节命令，出错机率更大。
在关键地方人为插入一些单字节命令，或将有效单字节命令重写称为命令冗余。
通常是在双字节命令和三字节命令后插入两个字节以上的NOP。
这样即使乱飞程序飞到操作数上，因为空操作命令NOP的存在，避开了后面的命令被当作操作数执行，程序自动纳入正轨。
此外，对系统流向起重要作用的命令如RET、 RETI、LCALL、LJMP、JC等命令之前插入两条NOP，也可将乱飞程序纳入正轨，确保这些重要命令的执行。
1.2 拦截技术所谓拦截，是指将乱飞的程序引向指定位置，再举行出错处理。
通常用软件陷阱来拦截乱飞的程序。
因此先要合理设计陷阱，第二要将陷阱支配在适当的位置。
1.2.1 软件陷阱的设计当乱飞程序进入非程序区，冗余命令便无法起作用。
通过软件陷阱，拦截乱飞程序，将其引向指定位置，再举行出错处理。
软件陷阱是指用来将捕捉的乱飞程序引向复位入口地址0000H的命令。
通常在EPROM第1页共6页。
浅谈单片机系统常用的软件抗干扰措施
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探讨单片机控制系统的抗干扰措施
探讨单片机控制系统的抗干扰措施摘要：单片机控制系统是一种监控功能强、可靠性高、方便使用的自动控制系统，在多种领域受到广泛应用。
在进行单片机控制系统应用时，为了提高控制的有效性，需要避免单片机控制系统受到其他因素的干扰。
通过分析单片机控制系统的主要干扰来源，可以有针对性地制定抗干扰措施，避免单片机控制系统在运行中受到干扰，造成不必要的生产问题。
关键词：单片机；控制系统；抗干扰措施一、单片机控制系统干扰源分析单片机作为工业生产运行系统中非常重要的构成部分之一，由单片机所构成的控制系统必须具备较高的灵敏度。
但同时，灵敏度越高，则意味着系统可能引入干扰因素越多。
特别在强噪声环境下，被测信号可能被淹没，影响测量效果的实现。
工业现场应用中，存在大量且多类型的干扰源，这些干扰源以一种或多种方式对计算机测控系统产生影响，导致整个控制系统性能指标无法满足设计要求，进而对测量控制结果的可靠性产生不良影响，必须引起高度重视。
结合单片机控制系统的实际运行情况来看，在单片机控制系统工业现场应用中，所承受干扰以电磁能量干扰为主。
具体而言，单片机控制系统内外部干扰源主要包括以下几个方面：第一是无线电设施所产生射频干扰；第二是发动机装置上高压点火线圈向外辐射磁场强度大且频带宽的电磁波信号干扰；第三是单片机内部晶振电路干扰；第四是外部交流电路系统中所产生工频信号干扰；第五是数字电路本身门电路频繁的导通、截止造成电源地线在电流变化因素作用下所产生高频电磁干扰。
二、抗干扰的措施2.1软件抗干扰措施在单片机运行时，会有少数的干扰进入单片机控制系统，软件抗干扰措施必不可少。
因为软件抗干扰措施是以CPU为代价的，所以，如果没有硬件抗干扰措施来消除绝大多数的干扰，CPU就会一直忙碌，没有精力进行正常工作，进而严重影响单片机系统的工作效率与实时性。
下面介绍几种CPU解决抗干扰的措施。
2.1.1人工复位针对于失控的CPU,最简单的方法就是让CPU进行复位，使程序自动从OOOOH开始执行。
单片机控制系统的抗干扰与安全措施
单片机控制系统的抗干扰与安全措施
单片机控制系统在现代电子设备中得到广泛应用，其具有高效、稳定的特点。
然而，由于外部环境的干扰和可能发生的安全问题，需要采取一系列措施来保证单片机控制系统的抗干扰能力和安全性。
为了提高单片机控制系统的抗干扰能力，可以采取以下措施。
为了保证单片机控制系统的安全性，需要采取以下措施。
首先，加密和验证系统的软件和固件，以防止未经授权的访问和篡改。
除了上述措施，还可以采用其他方法来提高单片机控制系统的抗干扰性和安全性。
例如，可以采用冗余设计和备份机制，确保系统在部分故障或攻击情况下仍能正常工作。
此外，定期进行系统的维护和检修，更新软件和固件，修复已知的漏洞和问题。
另外，对系统进行严格的测试和验证，确保系统在各种条件下都能正常工作和抵抗干扰。
单片机控制系统的抗干扰和安全措施至关重要。
通过合理的电路设计、元器件选择和系统设置，可以有效提高系统的抗干扰能力。
同时，通过加密、验证、权限管理和安全监控等措施，可以确保系统的安全性能。
此外，采用冗余设计、备份机制和定期维护等方法，可以进一步提高系统的可靠性和安全性。
综合运用这些措施，可以构建出具有较高抗干扰性和安全性的单片机控制系统，为各种电子设备的正常运行提供保障。
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浅谈单片机应用系统的软件抗干扰措施
摘要分析单片机应用系統的软件干扰因素以及实现抗干扰必要条件，并针对单片机应用系统易出现的软件失控、软件数据出错、数字量输入错误等问题提出可行的软件抗干扰措施。
关键词单片机；软件；抗干扰
引言
单片机应用系统产生故障的最主要的原因在于干扰问题。
干扰对于单片机应用系统产生的影响一方面会造成测量与控制精度失衡，另一方面也会造成应用系统完全失效。
所以对于单片机应用系统软件的干扰问题必须进行解决。
1 单片机应用系统的软件抗干扰措施的必要条件[1]
1.1 干扰因素及影响分析
随着科学技术的不断发展，单片机系统应用的领域越来越广泛，因而对单片机系统的稳定性要求也变得越来越高。
但是受到单片机应用系统结构复杂性以及工作环境的多变性的影响，决定单片机系统性能的因素相对来说也比较复杂，尤其是软件的抗干扰措施就是其中比较重要的组成部分。
从专业角度分析，单片机系统稳定性影响因素主要分为四种，即浪涌干扰、放电干扰、电磁干扰和高频振荡干扰。
在这些干扰因素的影响下单片机系统会发生采集的数据出现失真、程序的运行受到干扰、硬件控制发生失效等现象，而更加直观的表现就是视频图像发生串色、网纹，音频信号失真或者是声音发生串扰现象等。
1.2 软件抗干扰的必要条件分析
在对单片机软件抗干扰稳定性进行设计时，从安全角度考虑，将软件的程序数据放在了ROM中。
而一般情况下，单片机抗干扰软件应当具有以下几个方面的条件：①当单片机系统受到外界干扰后，在抗干扰软件的作用下系统的硬件组成不应受到损坏，另外为了方便对系统运行状态的监控，应当在关键核心的位置设置相应的检测状态；②当程序区因外界因素受到干扰后不会产生一定的损坏。
一般情况下，在RAM中与系统有关的表格、常数等即使在受到干扰后也不会发生损坏，但是RAM程序中的系统可能因外界等的干扰发生一定的故障。
而一旦RAM区的有关程序受到外界干扰，为了从根本上消除干扰带来的不利影响，应当向RAM区重新输入有关的程序。
2 单片机应用系统的软件抗干扰措施[2]
2.1 失控软件的抗干扰措施
输入信号软件重复检测将接口中数据信息进行反复测试，如果检测的结果全部相同，那么就是正确的输入信号；如果测试的结果不相同，那么就是伪输入信号。
开关量输出方法开关量输出采用的是重复输出的方法，这样可以有效地提高输出接口的抗干扰性。
对于那些具有锁存器输出的控制信号有更多的必要。
并且输出重复周期尽量减短，所以当输出端口因为受到干扰输出一些误差信号后，外部执行机构还没有机会做出有效地反应，但当正确的信号再一次输出了，这就可以及时地防止错误的发生。
设置电流输出状态存储单元在干扰侵入输出通道造成输出信号破坏的时候，系统可以准确查询这时候输出状态储存单元中输出状态信息，在短时间内来修正输出状态的错误。
2.2 数据出错软件的抗干扰措施
对ROM中数据的主要保障，通常使用的数据冗余技术来保護和错误的校正。
所谓数据冗余就是对系统中的重要参数的备份保护，在系统复位后，马上使用备份ROM自我检查和修复重要参数区，以便保护在ROM中的数据。
一般是在不同的地方来保存1-2的备份，使用ROM中的数据，然后把原始数据跟备份数据进行核对比较，如果数据相同则认为未被破坏，否则就要开始用备份数据。
而且备份数据设置遵循以下原则。
①每次备份的数据应相互远离分散进行，这样减少备份数据都被破坏的概率。
②每次备份的数据应该是远离堆栈区，以避免造成由于堆栈操作的错误导致数据被摧毁的可能。
③备份数据不得少于两个，越多的备份，可靠性越高。
但工程实际操作证明，干扰只会让个别的数据错误，并不会破坏整个ROM，因此对于放弃存储空间和执行速度为代价的牺牲，可以说并没有影响。
2.3 数字量输入过程中的软件抗干扰方法
（1）算术平均法
算术平均法是指在数字量输入过程中对数据进行多次采样（采样次数最好为偶数，这样执行右移指令就可以完成），在这些采样数据中，去掉最大值和最小值，然后对余下的采样数据进行求和，求和之后进行平均，得到的平均值就是有效采样值。
怎样使用算术平均法要从两个方面进行考虑：第一，慢变参数应在采样的同时进行数据处理，这样可以减少干扰对结果的影响，除此之外，还应注意不要在运行内存中开辟数据暂存区。
第二，快变参数应按照前文所说的一般步骤进行，即先采样，再对采样结果进行处理，除此之外，还应注意在运行内存中开辟足够的数据暂存区。
（2）竞赛平均值法
竞赛平均值法是算术平均法的升级。
由前文可以得知，使用算术平均法要在
同一时间点进行多段采样，但随机误差是时时刻刻都在变化的。
因此，当外界环境变数过多时，算术平均法产生的结果并不具有实用性，竞赛平均值法正是基于这一点提出的。
尽管随机误差不可预料，但随机误差总体来说具有三个性质：即有界性、抵偿性以及对称性。
针对随机误差的三个性质，竞赛平均值法对其进行了相应的改变。
竞赛平均值法是指在某一时间段（时间段应较小）内，快速地对某一个数据量进行多次采样，为使采样结果较为准确，采样次数应尽量多，在多个采样数据中去掉几个明显较大或较小的值（去掉最大值和最小值时要注意对称，比如去掉三个最大值，就应去掉三个最小值），然后对余下的采样值进行求和，求和之后进行平均，所得到的算术平均值即有效采样值。
（3）中位值滤波法
由于在采样时可能会存在因偶然因素发生波动以及采样器不稳定的问题。
因此，必须要探索一种能有效解决这种问题的方法，中位值滤波法就可以有效克服这种问题。
中位值滤波法是指对数据进行多次采样，将采样数据从大到小进行排列，然后将其从左至右分为相等的三部分，去掉左右两部分，取中间那一部分对其进行求和，求和之后进行平均，所得的平均值即为有效采样值。
3 结束语
综上，单片机应用系统中软件干扰因素的存在主要会引发数据采集失真、程序运行混乱、硬件控制失效等问题，严重影响单片机应用系统的正常运行。
据此，应该对其问题进行具体分析，针对失控软件、数据出错软件等采取差异性的抗干扰措施，提高单片机应用系统运行的有效性。
参考文献
[1] 丁向荣.单片机应用系统软件中抗干扰技术的探讨[J].电脑编程技巧与维护，2012，（10）：8-9.
[2] 熊中刚，罗素莲.单片机系统常用抗干扰技术研究[J].科技信息，2013，（36）：210-211.。