提高MCU抗干扰性设计
如何提高MCU抗干扰能力？
1 前言随着单片机的发展，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。
2 干扰对单片机应用系统的影响2.1 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。
2.2 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。
2.3 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。
2.4 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。
3 如何提高设备的抗干扰能力3.1 解决来自电源端的干扰单片机系统中的各个单元都需要使用直流电源，而直流电源一般是市电电网的交流电经过变压、整流、滤波、稳压后产生的，因此电源上的各种干扰便会引入系统。
除此之外，由于交流电源共用，各电子设备之间通过电源也会产生相互干扰，因此抑制电源干扰尤其重要。
电源干扰主要有以下几类：电源线中的高频干扰（传导骚扰）：供电电力线相当于一个接收天线，能把雷电、电弧、广播电台等辐射的高频干扰信号通过电源变压器初级耦合到次级，形成对单片机系统的干扰；解决这种干扰，一般通过接口防护；在接口增加滤波器、或者使用隔离电源模块解决。
单片机系统硬件抗干扰的常用方法介绍（2）
单片机系统硬件抗干扰的常用方法介绍（2）单片机系统硬件抗干扰的常用方法介绍提高单片机系统抗干扰能力的主要手段1.接地这里的接地指接大地，也称作保护地。
为单片机系统提供良好的地线，对提高系统的抗干扰能力极为有益。
特别是对有防雷击要求的系统，良好的接地至关重要。
上面提到的一系列抗干扰元件，意在将雷击、浪涌式干扰以及快脉冲群干扰去除，而去除的方法都是将干扰引入大地，如果系统不接地，或虽有地线但接地电阻过大，则这些元件都不能发挥作用。
为单片机供电的电源的地俗称逻辑地，它们和大地的地的关系可以相通、浮空、或接一电阻，要视应用场合而定。
不能把地线随便接在暖气管子上。
绝对不能把接地线与动力线的火线、零线中的零线混淆。
2.隔离与屏蔽典型的信号隔离是光电隔离。
使用光电隔离器件将单片机的输入输出隔离开，一方面使干扰信号不得进入单片机系统，另一方面单片机系统本身的噪声也不会以传导的方式传播出去。
屏蔽则是用来隔离空间辐射的，对噪声特别大的部件，如开关电源，用金属盒罩起来，可减少噪声源对单片机系统的干扰。
对特别怕干扰的模拟电路，如高灵敏度的弱信号放大电路可屏蔽起来。
而重要的是金属屏蔽本身必须接真正的地。
3.滤波滤波指各类信号按频率特性分类并控制它们的方向。
常用的有各种低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器。
低通滤波器用在接入的交流电源线上，旨在让50周的交流电顺利通过，将其它高频噪声导入大地。
低通滤波器的配置指标是插入损耗，选择的低通滤波器插入损耗过低起不到抑制噪声的作用，而过高的插入损耗会导致“漏电”，影响系统的人身安全性。
高通、带通滤波器则应根据系统中对信号的处理要求选择使用。
印制电路板的布线与工艺印制电路板的设计对单片机系统能否抗干扰非常重要。
要本着尽量控制噪声源、尽量减小噪声的传播与耦合，尽量减小噪声的吸收这三大原则设计印制电路板和布线。
当你设计单片机用印制电路板时，不仿对照下面的条条检查一下。
印制电路板要合理区分，单片机系统通常可分三区，即模拟电路区(怕干扰)，数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)，功率驱动区(干扰源)。
MCU抗高压干扰实验
MCU抗高压干扰实验日本的标准是1600V。
意法的也就是ST的≥1800三菱的≥1800富士通和日立的≥1600Vnec的≥1500东芝的≥1300V摩托罗拉的≥1300三星的≥1300现代的≥800microchip的≥700国半的cop8≥500avr和51系列≥500看来大家知道为什么三菱PLC那么稳定了吧。
保护电路中的寄生电感TVS二极管通路中的寄生电感在发生ESD事件时会产生严重的电压过冲。
尽管使用了TVS二极管，由于在电感负载两端的感应电压VL=L×di/dt，过高的过冲电压仍然可能超过被保护IC的损坏电压阈值。
保护电路承受的总电压是TVS二极管钳位电压与寄生电感产生的电压之和，VT=VC+VL。
一个ESD瞬态感应电流在小于1ns的时间内就能达到峰值(依据IEC 61000-4-2标准)，假定引线电感为每英寸20nH，线长为四分之一英寸，过冲电压将是50V/10A的脉冲。
经验设计准则是将分流通路设计得尽可能短，以此减少寄生电感效应。
所有的电感性通路必须考虑采用接地回路，TVS与被保护信号线之间的通路，以及连接器到TVS器件的通路。
被保护的信号线应该直接连接到接地面，若无接地面，则接地回路的连线应尽可能短。
TVS二极管的接地和被保护电路的接地点之间的距离应尽可能短，以减少接地平面的寄生电感。
最后，TVS器件应该尽可能靠近连接器以减少进入附近线路的瞬态耦合。
虽然没有到达连接器的直接通路，但这种二次辐射效应也会导致电路板其它部分的工作紊乱。
我们公司是做矿井供电辅助设备的,正常工作的要求比较严格,对于干扰是这样处理的:1.电源,采用直流220电源(矿井供电站都有的),其实我们用的是开关电源,交直流都可以使用,在家调试的时候是用交流的.电源到控制器之后,首先经过磁环,然后经过噪声滤波器,然后到开关电源.开关电源输出侧,并100uf\104电容.2.模拟量输入,首先是磁环,然后呢,是精密电流互感器(北京新创四方的,价格比较贵,嘿嘿),因为都是交流信号,所以使用精密电流互感器.3.输出,单片机输出就是光电隔离,然后2003放大驱动小型继电器,继电器再去驱动接触器什么的;4.脉冲输出,光电隔离,然后2003驱动,接着脉冲变压器(注意同名端哦),脉冲变压器再去驱动可控硅.我在现场用示波器观察可控硅的导通波形,非常好,没有丢脉冲等现象出现.从控制器和笔记本的通讯的现象来看,装置是工作良好的.建议大家以后多用用磁环,效果非常明显哦.。
MCU的电子产品时,如何提高抗干扰能力和电磁兼容性？
研制带处理器的电子产品时，如何提高抗干扰能力和电磁兼容性？1、下面的一些系统要特别注意抗电磁干扰：(1) 微控制器时钟频率特别高，总线周期特别快的系统。
(2) 系统含有大功率，大电流驱动电路，如产生火花的继电器，大电流开关等。
(3) 含微弱模拟信号电路以及高精度A/D变换电路的系统。
2、为增加系统的抗电磁干扰能力采取如下措施：(1) 选用频率低的微控制器：选用外时钟频率低的微控制器可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。
同样频率的方波和正弦波，方波中的高频成份比正弦波多得多。
虽然方波的高频成份的波的幅度，比基波小，但频率越高越容易发射出成为噪声源，微控制器产生的最有影响的高频噪声大约是时钟频率的3倍。
(2) 减小信号传输中的畸变微控制器主要采用高速CMOS技术制造。
信号输入端静态输入电流在1mA左右，输入电容10PF左右，输入阻抗相当高，高速CMOS电路的输出端都有相当的带载能力，即相当大的输出值，将一个门的输出端通过一段很长线引到输入阻抗相当高的输入端，反射问题就很严重，它会引起信号畸变，增加系统噪声。
当Tpd＞Tr时，就成了一个传输线问题，必须考虑信号反射，阻抗匹配等问题。
信号在印制板上的延迟时间与引线的特性阻抗有关，即与印制线路板材料的介电常数有关。
可以粗略地认为，信号在印制板引线的传输速度，约为光速的1/3到1/2之间。
微控制器构成的系统中常用逻辑电话元件的Tr（标准延迟时间）为3到18ns之间。
在印制线路板上，信号通过一个7W的电阻和一段25cm长的引线，线上延迟时间大致在4~20ns之间。
也就是说，信号在印刷线路上的引线越短越好，最长不宜超过25cm。
而且过孔数目也应尽量少，最好不多于2个。
当信号的上升时间快于信号延迟时间，就要按照快电子学处理。
此时要考虑传输线的阻抗匹配，对于一块印刷线路板上的集成块之间的信号传输，要避免出现Td＞Trd的情况，印刷线路板越大系统的速度就越不能太快。
SONIX_MCU高抗干扰设计指南
SUBJECT：Sonix MCU抗干扰措施和方法：目的﹕在用SONIX MCU在开发产品时，如何提高抗干扰，产品更稳定可靠，提供在实际应用系统中可行的抗干扰技术手段；如何过EMC的标准，轻松过2000V （日规）4000V（欧规）快速脉冲群EFT测试；如何过整机静电ESD测试超过15KV；继电器控制提高抗干扰的方法（后续）；可控硅控制提高抗干扰的方法（后续）；方法﹕1. 硬件设计的抗干扰措施；2. 软件设计的抗干扰措施；注:针对不同的应用系统，所需要采取的抗干扰措施不尽相同，以下介绍的措施仅供参考。
抗干扰措施介绍﹕抗干扰措施包含有硬件抗干扰措施和软件抗干扰措施。
合理的硬件电路设计和软件设计可以消弱或抑制绝大部份干扰。
主要的技术包括硬件的滤波技术﹐去耦电路﹐接地技术屏蔽技术﹐隔离技术，软件的冗余技术﹐可靠性技术﹐失效保险技术等。
单片机应用系统受到的外部干扰主要有﹕电磁幅射干扰﹐来自外围设备的干扰和来自电源的干扰。
其中交直流供电电源是单片机应用系统的主要干扰信道。
以下主要讲述一些在应用需要注意得地方﹐作为SOINX MCU产品在应用中的参考，注: 红色字体请尽量遵守，其它部分为参考，能够符合则最好。
1. 硬件设计的抗干扰措施﹕1.1. 对电源的抗干扰处理:1.1. 将电源线和相应的回路线紧密绞合在一起。
1.2. 在7805输出后, 使用电容滤波(如100μF电解电容+104瓷片电容，104电容尽量靠近MCU的VDD，否则效果不大)。
可以限制输出的电压纹波﹐抑制电源的噪声干扰。
1.3.晶振的两个匹配电容选择30PF，同时电容接地，复位电容接地和MCU的VSS走线距离要短。
1.4 晶振如果选用陶振，在陶振两端并联1M的电阻，震荡更稳定，1.5. 在交流电输入口使用压敏电阻或CBB00.1uF电容吸收220V/110V干扰电压(如浪涌等)。
1.6. 在电源和地中间并接旁路和去耦电容(一个5~10µF电解电容和一个0.1µF去耦电容)﹐可以消除脉冲电流干扰。
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。
浅谈单片机控制系统抗干扰的设计
浅谈单片机控制系统抗干扰的设计灵敏度是单片机控制系统的设计要求，不过，在对单片机控制系统进行设计时，灵敏度越强，就越容易受到干扰源的干扰。
所以，对单片机控制系统进行抗干扰设计十分必要。
本文通过对单片机控制系统的干扰源进行浅要的分析，并对单片机控制系统中的电源线及地线的布设方法进行了阐述，并对硬件抗干扰设计和软件抗干扰设计进行了浅要的阐述。
笔者希望能够通过对单片机控制系统抗干扰设计的讨论，能为我国在单片机抗干扰设计水平的进一步提升提供微薄之力。
标签：单片机；控制系统；干扰源；抗干扰设计0 引言较强的灵敏度是单片机控制系统设计的基本要求，在保障较强灵敏度的同时还要对其进行抗干扰的设计，这样才能保障单片机控制系统能够可靠稳定的运行。
如果只是保障较强的灵敏度而忽视了抗干扰设计，就会造成干扰源对被测信号的强烈干扰，致使测量工作无法正常进行。
因此，对单片机控制系统进行抗干扰的设计十分必要，本文通过对影响单片机控制系统正常工作的干扰源进行浅要的探讨，并对单片机控制系统的抗干扰设计进行浅要的阐述。
1 浅谈单片机控制系统干扰源（1）外界干扰源。
单片机控制系统的外界干扰源的干扰形式主要电磁干扰，而电磁干扰主要分为两种类型，一种是传导类型的干扰，另一种是辐射类型的干扰，传导干扰是将单片机控制系统中的金属及零部件，如电容、变压器等来作为传播路径的。
而辐射干扰的传播路径却有很多种，哪怕是设备外壳的缝隙，也能成为辐射干扰的传播路径。
并且，辐射干扰与传导干扰往往不是单独存在的，它们通常是以伴生的形式了出现，而且还能进行互相转化。
（2）内部干扰源。
单片机控制系统的内部干扰源与外界干扰源有所不同，内部干扰源的干扰形式是以噪声进行干扰的，并且噪声的形式多种多样，如热噪声、散粒噪声、接触噪声等，每种噪声的产生原因也有所不同，本文简单的对其中几种噪声的形式进行阐述。
热噪声的产生是由电子的热运动引起的，在实际用电中，电阻的两端很难避免的出现噪音，这是因为在电阻的两端位置存在电压，而电压造成了电子的热运动。
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做过产品的朋友都有体会，一个设计看似简单，硬件设计和代码编写很快就搞定，但在调试过程中却或多或少的意外，这些都是抗干扰能力不够的体现。
下面讨论一下如何让你的设计避免走弯路：
抗干扰体现在2个方面，一是硬件设计上，二是软件编写上。
这里重点提醒：在MCU设计中主要抗干扰设计是在硬件上，软件为辅。
因为MCU的计算能力有限，所以要在硬件上花大工夫。
看看干扰的途径：
1：干扰信号干扰MCU的主要路径是通过I/O口，一是影响了MCU的数据采集，二是影响内部其它寄存器。
解决方法：后面讨论。
2：电源干扰：MCU虽然适应电压较宽(3-5。
5V)，但对于电源的波动却很敏感，比如说MCU可以在3V电压下稳定工作，但却不能在电压在3V-5。
5V 波动的情况下稳定工作。
解决方法：用电源稳压块，做好电源的滤波等工作，提示：一定要在电源旁路并上0。
1UF的瓷片电容来滤除高频干扰，因为电解电容对超过几十KHZ的高频干扰不起作用。
3：上下电干扰：但每个MCU系统在上电时候都要经过这样一个过程，所以要尤其注意。
MCU虽然可以在3V电压下稳定工作，但并不是说它不能在3V以下的电压下工作，当然在如此低的电压下MCU是超不稳定状态的。
在系统加电时候，系统电源电压是从0V上升到额定电压的，比如当电压到2V时候，MCU开始工作了，但这时是超不稳定的工作，极容易跑飞。
解决方法：1让MCU在电源稳定后才开始工作。
PIC在片内集成了POR(内部上电延时复位)，这功能一定要在配置位中打开。
外部上电延时复位电路。
有多种形式，低成本的就是在复位脚接个阻容电路。
高成本的是用专用芯片。
这方面的资料特多，到处都可以查找。
最难排除的就是上面第一种干扰，并且干扰信号随时可以发生，干扰信号的强度也不尽相同。
但它们也有相同点：干扰信号也遵循欧姆定律，干扰信号偶合路径无非是电磁干扰，一是电火花，二是磁场。
其中干扰最厉害的是电火花干扰，其次是磁场干扰。
电火花干扰表现场合主要是附近有大功率开关、继电器、接触器、有刷电机等。
磁场干扰表现场合主要是附近有大功率的交流电机、变压器等。
解决方法：第一点：也是最经典的，就是在PCB步线和元件位置安排上下工夫，这中间学问很多，说几天都说不完^^。
二：综合考虑各I/O口的输入阻抗，采集速率等因素设计I/O口的外围电路。
一般决定一个I/O口的输入阻抗有3种情况：
A：I/O口有上拉电阻，上拉电阻值就是I/O口的输入阻抗。
一般大家都用4K-20K电阻做上拉，(PIC的B口内部上拉电阻约20K)。
由于干扰信号也遵循欧姆定律，所以在越存在干扰的场合，选择上拉电阻就要越小,因为干扰信号在电阻上产生的电压就越小。
由于上拉电阻越小就越耗电，所以在家用设计上，上拉电阻一般都是10-20K，而在强干扰场合上拉电阻甚至可以低到1K。
(如果在强干扰场合要抛弃B口上拉功能，一定要用外部上拉。
)
B：I/O口与其它数字电路输出脚相连，此时I/O口输入阻抗就是数字电路输出口的阻抗，一般是几十到几百欧。
可以看出用数字电路做中介可以把阻抗减低到最理想，在许多工业控制板上可以看见大量的数字电路就是为了保证性能和保护MCU的。
C：I/O口并联了小电容。
由于电容是通交流阻直流的，并且干扰信号是瞬间产生，瞬间熄灭的，所以电容可以把干扰信号滤除。
但不好的是造成I/O口收集信号的速率下降，比如在串口上并电容是绝不可取的，因为电容会把数字信号当干扰信号滤掉。
对于一些检测开关、干簧管、霍尔元件之类的是可以并电容的，因为这些开关量的变化是不可能有很高的速率的，并一个小电容对信号的采集是没任何影响的。