PIC单片机抗干扰设计
PIC单片机抗干扰设计技术
不 需要任 何外部 器件 ，这样 ，就使得ＰＣ系列 的单 Ｉ 片机 具有 很高 的抗干扰 性 。
（）选 择具 有低 电压 复位 功能 的单片机 。低 ４ 电压复位 技术 是通 过监测 单片 机 电源 电压 的高低 来 产生 复位信 号 的一种技 术 ，当监 测到 的 电源 电 压低 于某 一数 值时 ，系统 就产 生复 位信 号 ，使 单
定时器 由芯片 内独立 的Ｒ Ｃ振荡 电路产 生 ， 监视 定 时器ＷＤＴ 的工作 既与单 片机 的时钟 电路无 关 ，也
１ 硬 件 干 扰 抑 制技 术
在硬 件设 计 中 ，为 了减 少干扰 ，提 高单 片机 系统 的可靠性 和安 全性 ，可 以从 以下几 个方 面加
以考虑 ： １１ ． 合理 选择芯 片 （）选 择 噪声较 低系 列 的单片 机 。在 传 统 的 １
过 整个硅 片 的 电流 降低 ，而 且在 Ｐ Ｂ设计 上 ，可 Ｃ 以更容 易安排 外部 去耦 电容 ，有效 地 降低 系统 噪
１ ． ２采用合 理的隔 离技术
隔离 不仅可 以阻断外来 干扰信 号 的通道 ，而
作者 简介 ：丁跃 军（９３年一，男 ，高级 讲师 ，主要 从事 电工专 业教 学工作 。 １６ ） 吴清 荣 （９ ６ ） １６ 年一 ，女， 高级讲 师，主 要从事 电工 专业 教学工 作 。
写 、程序 运行 失常 、指 令译码 出错 等等 。为 了避
免这些 干扰对 单 片机系 统稳 定性和 可靠 性带 来 的 不 良影 响 ，在单 片机应 用系 统设计 中，就必 须采 用抗干扰 设计 技术 ， 具体 可采用 如下抗 干扰措 施 ：
序 的运行 状况 、 并在 应用程 序超 时或 出现 混乱 时 ， 监 视 定时 器ＷＤＴ 超 时溢 出 ，使单 片机 进 行 复位 的技术 。比如 ， Ｉ ＰＣ系列 的单片机 就是 一款具 有看 门狗技术 的单 片机 ，并 且 ，该系列 单片机 的监 视
基于低功率PIC16F887单片机的控制系统抗干扰能力改进
基于低功率PIC16F887单片机的控制系统抗干扰能力改进马胜利;李邓化;王海【摘要】针对基于低功率PIC16F887单片机控制系统的电磁干扰问题,设计了一种稳定的电容降压电源电路.通过电快速瞬变脉冲群(EFT/B)试验,测试了PIC16F887单片机在不同电源等级中的抗电磁干扰能力,提出了采用两级稳压电路增强电源端抗干扰能力的方法并设计了电路.实验结果表明,低功率PIC16F887单片机控制系统在电容降压电路中能稳定工作,5V系统中的EFT/B抗干扰能力要强于3.3V系统,电源端抗EFT干扰能力达到IEC61000-4-4严酷等级第4级的要求.【期刊名称】《传感器世界》【年(卷),期】2016(022)002【总页数】4页(P14-17)【关键词】单片机;电磁干扰;电容;稳压电源【作者】马胜利;李邓化;王海【作者单位】北京信息科技大学自动化学院,北京100101;北京信息科技大学自动化学院,北京100101;国源容开国际科技(北京)股份有限公司,北京100044【正文语种】中文【中图分类】TP273+.5一、引言随着集成电路工艺的发展，为了降低集成电路的功耗，数字集成电路的电源电压是逐步降低的。
在电子电路设计中，应用最广泛的电源电压等级是3.3V和5V。
目前，从5V系列到3.3V等系列的数字电路芯片的核心电压以及I/O电平都小于3.3V，有的芯片电源电压已经降低到1.2V[1]。
一般说，电容降压电路给单片机供电，具有体积小、低功耗的优点，是变压器降压电源无可比拟的，但是单片机容易损坏、工作不稳定和易受干扰。
本文采用电容降压电路供电，按照IEC61000-4-4标准，对PIC16F887单片机的最小控制系统进行EFT/B试验，并且针对电源端，提出改进电路以增加抗扰能力。
二、电容降压电源传统电容降压直流电路如图1所示[2]，其中，R1为限流电阻，防止二极管在上电瞬间由于浪涌电流烧坏，C1为降压电容器，D1为半波整流二极管，D2在市电的负半周时给C1提供放电回路，D3是稳压二极管，其稳压值取决于电源输出电压要求，并注意其最大功率的选取，因为当负载开路时，所有的电流都会流经D3，C2为储能电容，可根据输出纹波要求选择适当容量的电解电容。
PIC和AVR的自身抗干扰性能
PIC和AVR的自身抗干扰性能
在我一次产品中有AVR和PIC两种芯片同时存在，当用AVR推动继电器--再推动接触器。
用PIC来显示。
发现PIC居然有点小小的干扰，不得不在外
围电路上加措施才解决问题。
都说PIC的抗干扰一流的，我怀疑之下对两种单片机做一个小小的测试。
首先说明，我只是比较单个芯片的最小系统，比较单片机的自身抗干扰能力。
1。
电源用变压器变压12V，7805稳压，输入输出均接电解电容和104电容。
2。
单片机最小系统，用3个I/O，按钮，指示灯，驱动三极管(继电器--再推动接触器)不用的管脚不管。
3。
干扰源，由于没有仪器，只好用接触器的线圈来做干扰源，为了加强干扰，接触器线圈两端没有加104电容。
4。
软件，最小最简单，不加任何处理只推动作用。
5。
元件选择，PIC的用
PIC16C54，PIC16F54，PIC16F877A，PIC16F716。
AVR的选用
M8。
AT28，AT13。
接下来做测试了：
PIC16C54：
先是接触器放在芯片旁边。
无论怎么按动按钮，接触器的干扰对它一点反映
也没有，真是稳如泰山。
再用接触器线圈引线缠绕芯片。
在6圈以下还是稳如
泰山。
上了7圈就有干扰了。
看来PIC16C54真是强悍啊。
佩服。
接下去就试PIC16F54了。
探究单片机控制系统抗干扰设计要点
探究单片机控制系统抗干扰设计要点单片机控制系统的工作环境基本上都是在机械设备中或者是工业生产现场，工作环境比较恶劣，干扰源也比较多。
因此设计单片机控制系统时，抗干扰是一个不能回避的问题。
本文主要对单片机控制系统的抗干扰设计的要点进行了分析。
标签：单片机控制系统抗干扰设计要点随着单片机在智能仪表、生产过程控制以及工业自动化等系统当中的广泛应用，在各项控制功能能够得到很好的满足之后，为了使系统能够投入到实际应用当中，那么单片机的安全性和可靠性就要提高。
但是在工业现场的条件比较恶劣，经常会受到电磁设备启动、停止以及电源波形畸变等因素的影响，就会产生一定的干扰。
在工业生产现场，干扰源会对单片机的硬件及软件造成一定的损坏，对单片机的软件运行造成的影响尤为严重。
所以在设计时就应该找准单片机控制系统抗干扰的设计要点，然后进行一定的改进，保证单片机控制系统的优越性能够充分发挥。
1 单片机控制系统干扰源分析1.1 单片机控制系统自身存在的干扰源。
对元器件的布局不是很合理、元器件的质量较差以及元器件之间的连线不合理等原因都会造成控制系统自身的干扰源，这种自然扰动称为噪音。
1.2 现场环境的干扰源。
电磁干扰主要就是通过电场或者磁场进入到控制系统。
电场途径的干扰实质其实就是电容性的耦合干扰，干扰信号在进入控制系统时候主要通过导线或者分布电容；磁场途径的干扰实质其实就是互感性的耦合干扰，干扰信号在进入控制系统时主要通过导线或者电路之间的互感耦合。
2 单片机控制系统硬件方面的抗干扰设计要点2.1 对电源干扰进行抑制。
在选择电源和设备的时候应该要尽量选择那些质量比较好的，对于动力线、控制线以及电源线要进行分别配线；要为+5V的电源设置多级的滤波处理器，而且在架设电源线时应该平行；可以用隔离变压器来阻隔大量电源传导的干扰，也可以采用滤波器来使设备的干扰传导降低同时还能够吸收尖峰电压；针对电源变压器，输入线和输出线可以采用双绞线，然后通过可靠接地屏蔽来抑制共模干扰，也可以在电源输入的一端串接LC滤波电路，然后增加设置变比为1：1，而且带有屏蔽层的隔离变压器等。
单片机系统的抗干扰设计
单片机系统的抗干扰设计随着单片机系统越来越广泛地应用于消费电子、低压电器、医疗设备、以及智能化仪器与仪表等领域，单片机在简化电路设计和提高产品性能的同时，单片机系统本身的电磁干扰问题也成为影响这类设备可靠性的主要因素。
单片机系统是一个含有多种电子元器件和电子部品（乃至子设备和子系统）的复杂电子系统，外来的电磁辐射和传导干扰，以及内部元器件之间、部件之间、以及子系统之间、各传送通道之间的相互干扰对单片机及其数据信息所产生的干扰与破坏，严重地影响了单片机系统的工作稳定性、可靠性和安全性。
因此分析和消除单片机系统的不稳定因数，提高它的电磁兼容性已愈来愈成为人们所关注的课题，而这问题的本身则具有很高的实用价值。
1 单片机系统的可靠性分析一个单片机系统的可靠性是自身软件、硬件与其所处工作环境共同作用的结果，所以系统的可靠性也应从这两方面来进行分析与设计。
对系统本身而言，要在保证系统各项功能实现的同时，对其运行过程中出现的各种干扰信号，以及来自于系统外部的干扰信号进行有效的抑制，这是决定系统可靠性的关键。
而对一个有缺陷的系统来说，设计人员往往只是从逻辑上去保证系统功能的实现，而对系统运行过程中可能出现的问题考虑欠周，采取的措施不足，在干扰面前系统就可能陷入困境。
任何系统的可靠性都是相对的，在一种环境下能够可靠工作的系统，到了另外一种环境就可能就不稳定了，这充分说明环境对系统可靠运行的重要性。
所以在针对系统运行环境去设计系统的同时，应当尽量采取措施来改善系统的运行环境，综合性地解决系统运行的可靠性。
2 单片机系统的电磁干扰问题2.1 单片机系统里电磁干扰的由来单片机的干扰是以脉冲形式进入单片机系统的，其主要渠道有三条，即空间、供电系统及信号通道。
空间干扰多发生在高电压、大电流、高频电磁场附近，通过静电感应、电磁感应等方式侵入系统内部。
供电系统的干扰通过同一电网里用电设备工作时产生的噪声干扰和瞬变干扰来影响单片机系统的工作。
PIC单片机的抗干扰能力强还是AVR单片机的强
PIC单片机的抗干扰能力强还是AVR单片机的强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，micr ochip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;日本的标准歉咂德龀辶??⒊觯?龀蹇矶却?0ns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≥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。
单片机应用系统的抗干扰技术设计方案
第五章单片机应用系统的抗干扰技术设计§5．1 干扰源我们要进行抗干扰措施，首先就得仔细研究干扰产生的原因、途径，掌握或了解其规律后，才能有针对性地提出各种抗干 / 扰的理论和措施。
5.1.1干扰与噪声的区别(1> 噪声是绝对的，它的产生或存在不受接收者的影响，是独立的，与有用信号无关。
干扰是相对有用信号而言的，只有噪声达到一定数值、它和有用信号一起进入应用系统并影响其正常工作时才形成干扰。
(2> 干扰在满足一定条件时，可以消除；噪声在一般情况下，难以消除，只能减弱。
5.1.2分类根据产生干扰的物理原因，干扰可以分为如下几种类型：机械干扰、热干扰、光干扰、湿度干扰、化学干扰、电和磁的干扰、射线辐射干扰。
其中，电和磁的干扰是最为普遍和严重的干扰，下面对电磁干扰作重点论述。
电磁干扰的分类：(1> 从噪声产生的来源分类可以分为：错误!固有噪声源固有噪声是指器件内部物理性的无规则波动所形成的噪声。
错误!人为噪声源人为噪声源主要是各种电气设备所产生的噪声，主要有以下几种：1. 工频噪声，大功率输电线是典型的工频噪声源。
低电平的信号线只要有一段长度与输电线平行，就会受到明显的干扰；即使一般室内的交流电源线，对输入阻抗低和灵敏度高的传感器来说也会是很大的干扰源。
在传感器的内部，由于工频感应也会产生交流噪声，它所形成的干扰也不可忽视。
2. 射频噪声，高频感应加热、高频焊接等工业电子设备以及广播、电视、雷达及通信设备等通过辐射或通过电源线会给附近的传感器系统带来干扰。
3. 电子开关，由于电子通断的速度极快，使电路中的电压和电流发生急剧的变化，形成冲击脉冲，从而成为噪声干扰源。
错误!自然噪声源和放电噪声自然噪声主要指天电形成的放电现象。
放电现象的起因不仅是天电，还有各种电气设备所造成的，主要有：电晕放电、火花放电、放电管放电等。
(2> 从干扰的出现区域来分可分为内部干扰和外部干扰。
(3> 从干扰对电路作用的形成分类错误!差模干扰也称为串联干扰，差模干扰进入电路后，使传感器系统 / 的一个信号输入端子相对于另一个信号输入端子的电位发生变化，即干扰信号与有用信号按电势源串联起来作用于输入端。
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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PIC单片机抗干扰设计
摘要:单片机已经普遍应用到各个领域,对其可靠性也提出了更高的要求。
影响单片机可靠性的因素很多,但是抗干扰性能是最重要的一个因素之一。
本文对PIC单片机抗干扰设计主要从硬件干扰抑制技术和软件干扰抑制技术两个大方面来进行分析。
关键词:PIC单片机抗干扰硬件软件
1 硬件干扰抑制技术
1.1 采用合理的隔离技术
采用合理的隔离技术对单片机抗干扰起着非常重要的作用。
隔离不仅能够将外来干扰信号的通道阻断,而且还可以通过控制系统与现场隔离实现抗干扰目的,使得彼此之间的串扰最大限度地降低。
常用的隔离技术主要包括变压器隔离方式、布线隔离方式、光电隔离方式和继电器隔离方式等。
1.2 合理选择系统时钟
PIC单片机系统时钟频率为0～20MHz,时基震荡方式主要有四种,每一种时基震荡方式由不同的时基频率相对应:外接电阻电容元件的阻容振荡方式RC,频率为0.03MHz～5MHz;低频晶体振荡器/陶瓷谐振器振荡方式LP,频率为32.768kHz或200kHz;标准晶体振荡器/陶瓷谐振器振荡方式XT,频率为0.2MHz～4MHz;高频晶体振荡器/陶瓷谐
振器振荡方式HS,频率为4MHz～20MHz。
外接方式主要有三种:外接晶体振荡器/陶瓷谐振器、外接时钟电路、外接RC。
用户在选择基振荡方式和外接方式时可根据PIC单片机应用系统的性能、应用场合、价格等因素来进行。
外接时钟属于高频噪声源,从可靠性方面来讲,不仅会干扰本应用系统,而且还能够干扰外界。
频率越高越容易成为噪声源,因此应采用低频率的系统时钟,但是必须把与系统性能要求相符作为前提条件。
1.3 合理设计电路板
在电路板设计时,不要只是采用单一的PCB板进行,而应尽可能多的采用多层PCB板来进行,其中一层用作接地,而另外一层用作电源布线,这样就使得退耦电路形成,同时,这样的电路其屏蔽效果也比较好。
如果对空间没有任何的硬性规定,同时要成本因素进行考虑,此时在设计电路板时就可以采用单层或者双层的PCB板进行布线,这样需要从电源单独引电源线进行布线,并将其逐个分配到每个功能电路中,另外,还要将所有的地线汇集到靠近电源地的一个点上。
2 软件干扰抑制技术
2.1 指令冗余技术
在对程序流向起决定作用的指令前面和对系统工作状态有重要作用的指令后面,重复插入一些单字节指令NOP,以增大信号电平的稳定时间,确保指令的正确执行。
所谓指令冗余就是:当CPU收到干扰后,
往往将一些操作数当作指令码来执行,引起程序混乱。
这是需要将程序纳入正轨。
当程序弹飞到某一条单字节指令上时,便自动纳入正轨。
当弹飞到某一双字节或三字书指令上时,有可能落到其操作数上,从而继续出错。
因此,我国应多采用单字节指令,并在关键的地方人为地插入一些单字节指令。
2.2 复位抗干扰技术
复位抗干扰技术在一定程度上决定了应用系统的可靠性。
如果当CPU正在执行读写操作时出现过压或者欠压的情况,电路稳定性太差,另外,数据总线和地址总线也处于不确定状态,容易破坏数据存储器中的数据。
对欠压和过压给寄存器带来的干扰进行抑制可以采取有效的复位功能,这也是很有效的方法。
PIC单片机的复位方式主要有以下几种:（1）上电复位。
每次PIC单片机家电时,上电复位电路都要检测电源电压VDD的上升过程,当上升到1.6V～1.8V时,就会有一个有效的复位信号产生,要想使单片机复位就必须经72ms+1024个时钟周期的延时。
如果PIC单片机的内部上电复位功能对其要求不能满足,此时可以通过外接阻容来延时电路。
（2）人工复位。
单片机在执行程序期间要想复位,只需在/MCLR复位端加入一个低电平信号。
人工复位开关的设置,可以确保在单片机死机的情况下强行让单片机复位,从而使得程序重新运行。
（3）掉电检测复位。
单片机执行程序会受到电压波动和电源干扰而发生混乱甚至死机现象。
采用掉电检测复位可以为PIC单片机提供电源跌落的预警信号。
2.3 自带看门狗
PIC单片机在应用的过程中如果程序被干扰,那么程序就会与正常的运行路线越来越远。
对于程序失控问题,监视定时器WDT(看门狗)能够很多的解决这个问题。
在PIC单片机执行程序期间,如果看门狗超时溢出,单片机就会发生复位操作;如果在单片机的休息时间,看门狗超时溢出,那么将单片机唤醒,进行正常运用。
2.4 定时刷新技术
在强干扰环境中,对重要的控制寄存器和I/O口应定期刷新,并在程序中定时对系统进行初始化刷新,但对于定时器、计数器和工作状态寄存器则要慎重刷新。
2.5 I/O口映像技术
在强干扰环境中,若直接使用位操作指令对I/O口操作时,干扰侵入会影响到该口其它位的状态,造成意外错误。
编程时尽量少用位操作指令直接对I/O口进行读写操作,而采用寄存器传送命令直接读写I/O口。
具体方法是在内存中开设I/O口映像寄存器,如:IOTMPX（X 可以是A口、B口或C口等）,当需要改变I/O口的某些位的电平时,不必置/复位相应的I/O口,而是直接去置/复位映像寄存器中的相应位,然后采用寄存器传送命令读写I/O口。
其实现方法是在程序中加上:MOVF IOTMPX,W,可以映像寄存器的内容读到W;而在程序中加上:MOVWF PORTX,则可以将W的内容送进相应的I/O寄存器。
这样
处理既可避免位操作读写误操作的弊端,又可以方便刷新I/O口。
这种间接动态刷新方式,在多路继电器输出端口中经常应用。
3 结语
PIC单片机抗干扰技术较多,主要从硬件和软件两个方面来划分,因此,也只有将硬件干扰抑制技术和软件干扰抑制技术相结合,才能更好的发挥出PIC单片机的干扰性能。
参考文献
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