单片机抗干扰
合集下载
单片机控制系统抗干扰设计
径干扰 的实 质是 电容性 耦合 干 扰 ， 干扰 信 号通 过 导线 或 电
测信号往往被淹没， 使测量无法进行。在工业现场的应用
中， 在 多种 干 扰 源 ， 们 以一 种或 者 多 种方 式 作 用 于计 存 它 算机 测控 系统 ， 系统 产 生 强烈 的干 扰 ， 对 往往 使 系 统 的性 能指 标 偏离 设 计 要求 ， 致 错误 结 果 ， 导 因此抗 干 扰 技术 己
中 图分 类 号 ：Ｔ ２ ３ Ｐ ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ａｎｔ－ ｉｔ ｒ ａ ｅｄ ｓｇ ｎ ｈｅｍ ｉｒ － ｏ ｒ ｌｅ ｙ ｔｍ ｉｄ ｓｕ ｂ ｎｃ ｅ ｉｎ ｉ ｔ ｃ ｏ ｃ ｎｔｏ ｌｒ ｓ ｓｅ
Ｌｉ ｉ ｕ ｙ Ｚｈ
（ ｒ ｗｅ ｔｒ ｏｙ ｅ ｈ ｉａ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ，Ｘ ’ｎ７ ０ ７ ） Ｎｏ ｔ ｓｅ ｎＰ ｌｔｃ ｎｃ ｌ ｉｅｓｔ ｈ ｙ ｉ １０ ２ ａ
ｓ ｔ ｒ ｔ ｏ ｓｄ ｒｉ ｅ ｉ ｎ ｎ ｃ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒｓ ｓ ｅ ｃ ｅ ｏ Ｏ ｃ ｎ ｉ ｅ ｄ ｓｇ ｉｇ ｍ ｒ －ｏ ｔ ｌ ｙ ｔ ｍ．Ｔｈ ａｎ ｓ ｕ ｃ ｓｏ ｈ ｉ ｔ ｒ ａ ｃ ｒ ｃ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒｓ ｓ ｅ ｎ ｉ ｏ ｅ ｅｍ ｉ ｏ ｒ ｅ ｆｔ ｅｄ ｓ ｕ ｂ ｎ ｅｆ ｒ －ｏ ｔｏ ｌ ｙ ｔｍ ｏ ｍ ｉ ｅ ａ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ．Ｓ ｍｅｍ ｅ ｈ ｄ ｆ ｌ ｃ ｔｎ ｈ ｒ ｆ ｇ ｏ ｎ ｒ ｎ ｏ ｒ ｗ ｒ ｆＰＣＢ ａ ｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ． ｒ ｎ ｌｚ ｄ ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｓ ｏ ｏ ａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｗｉｅ ｏ ｒ ｕ ｄ ｗ ｅ ａ ｄ ｐ ｗｅ ｅ ｏ ｉ ｉ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ Ｔｈ ｅ ｉ ｎ ｏ ｔ ｄｓ ｕ ｂ ｎ ｅ ｉ ｓａ ｅ ｒ ｍ ａ ｄ ｒ ｎ ｏ ｔ ｒ ｗｏ ａ ｐ ｃ ｓ ｒ ｓ ｅ ｔ ｅｙ Ｔｈ ｓ ｎ ｉ ｉｔ ｒ ａ ｃ ｅｄ ｓｇ ｆａ ｉ ｉ ｔ ｒ ａ ｃ ｓ ｔ ｔ ｄ ｆｏ ｈ ｒ ｗａ ｅ ａ ｄ ｓ ｆｗａ ｅ ｔ ｓ ｅ ｔ ｅ ｐ ｉ ｌ ． ｎ － ｃ ｖ ｅ ｅａ ｔ ｄｓｕ ｂ ｎ ｅ － ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ａ ｅ ｐ ａ ｔｃ ｌ ｒ ｕ ｈ ｂ ｕ ｏ ｄ ｅ ｆ ｃ ，ｍ ｋ ｎ ｏ ｉｒ － ｎ ｒ ｌ ｒ Ｓ ｓ ｅ ｕ ｕ ｃ ｓ ｆ ｌ ｎ ｔ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｓｈ ｖ ｒ ｃｉａ ｌ ｂ ｏ ｇ ｔ ｏ ｔｇ ｏ ｆｅ ｔ ａ ｉ ｇ ｓ ｍｅ Ｍ ｃ ｏ ｃ ｔｏ ｌ ｙ ｔ ｍｓ ｒ ｎ ｓ ｃ ｅ ｓ ｕ ｌ ｉ ｈ ｙ ａ ｏ ｅ ｙ ｗｏ ｋ ｎ ｌｃ ｓ ｒ ｉｇ ｐａ ｅ．
测信号往往被淹没， 使测量无法进行。在工业现场的应用
中， 在 多种 干 扰 源 ， 们 以一 种或 者 多 种方 式 作 用 于计 存 它 算机 测控 系统 ， 系统 产 生 强烈 的干 扰 ， 对 往往 使 系 统 的性 能指 标 偏离 设 计 要求 ， 致 错误 结 果 ， 导 因此抗 干 扰 技术 己
中 图分 类 号 ：Ｔ ２ ３ Ｐ ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ａｎｔ－ ｉｔ ｒ ａ ｅｄ ｓｇ ｎ ｈｅｍ ｉｒ － ｏ ｒ ｌｅ ｙ ｔｍ ｉｄ ｓｕ ｂ ｎｃ ｅ ｉｎ ｉ ｔ ｃ ｏ ｃ ｎｔｏ ｌｒ ｓ ｓｅ
Ｌｉ ｉ ｕ ｙ Ｚｈ
（ ｒ ｗｅ ｔｒ ｏｙ ｅ ｈ ｉａ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ，Ｘ ’ｎ７ ０ ７ ） Ｎｏ ｔ ｓｅ ｎＰ ｌｔｃ ｎｃ ｌ ｉｅｓｔ ｈ ｙ ｉ １０ ２ ａ
ｓ ｔ ｒ ｔ ｏ ｓｄ ｒｉ ｅ ｉ ｎ ｎ ｃ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒｓ ｓ ｅ ｃ ｅ ｏ Ｏ ｃ ｎ ｉ ｅ ｄ ｓｇ ｉｇ ｍ ｒ －ｏ ｔ ｌ ｙ ｔ ｍ．Ｔｈ ａｎ ｓ ｕ ｃ ｓｏ ｈ ｉ ｔ ｒ ａ ｃ ｒ ｃ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒｓ ｓ ｅ ｎ ｉ ｏ ｅ ｅｍ ｉ ｏ ｒ ｅ ｆｔ ｅｄ ｓ ｕ ｂ ｎ ｅｆ ｒ －ｏ ｔｏ ｌ ｙ ｔｍ ｏ ｍ ｉ ｅ ａ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ．Ｓ ｍｅｍ ｅ ｈ ｄ ｆ ｌ ｃ ｔｎ ｈ ｒ ｆ ｇ ｏ ｎ ｒ ｎ ｏ ｒ ｗ ｒ ｆＰＣＢ ａ ｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ． ｒ ｎ ｌｚ ｄ ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｓ ｏ ｏ ａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｗｉｅ ｏ ｒ ｕ ｄ ｗ ｅ ａ ｄ ｐ ｗｅ ｅ ｏ ｉ ｉ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ Ｔｈ ｅ ｉ ｎ ｏ ｔ ｄｓ ｕ ｂ ｎ ｅ ｉ ｓａ ｅ ｒ ｍ ａ ｄ ｒ ｎ ｏ ｔ ｒ ｗｏ ａ ｐ ｃ ｓ ｒ ｓ ｅ ｔ ｅｙ Ｔｈ ｓ ｎ ｉ ｉｔ ｒ ａ ｃ ｅｄ ｓｇ ｆａ ｉ ｉ ｔ ｒ ａ ｃ ｓ ｔ ｔ ｄ ｆｏ ｈ ｒ ｗａ ｅ ａ ｄ ｓ ｆｗａ ｅ ｔ ｓ ｅ ｔ ｅ ｐ ｉ ｌ ． ｎ － ｃ ｖ ｅ ｅａ ｔ ｄｓｕ ｂ ｎ ｅ － ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ａ ｅ ｐ ａ ｔｃ ｌ ｒ ｕ ｈ ｂ ｕ ｏ ｄ ｅ ｆ ｃ ，ｍ ｋ ｎ ｏ ｉｒ － ｎ ｒ ｌ ｒ Ｓ ｓ ｅ ｕ ｕ ｃ ｓ ｆ ｌ ｎ ｔ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｓｈ ｖ ｒ ｃｉａ ｌ ｂ ｏ ｇ ｔ ｏ ｔｇ ｏ ｆｅ ｔ ａ ｉ ｇ ｓ ｍｅ Ｍ ｃ ｏ ｃ ｔｏ ｌ ｙ ｔ ｍｓ ｒ ｎ ｓ ｃ ｅ ｓ ｕ ｌ ｉ ｈ ｙ ａ ｏ ｅ ｙ ｗｏ ｋ ｎ ｌｃ ｓ ｒ ｉｇ ｐａ ｅ．
单片机软件系统的抗干扰设计
式 中Ｑ为数字滤波系数； Ｘ ｎ 为第１ １ 次采样时的滤波 器输入 ； Ｙ ｎ 为第ｎ 次
采样 时的滤波器输 出； Ｙｎ — Ｉ 为第ｎ ＋ １ 次采样时的滤波器输 出。
滤波系数Ｑ＝Ａ Ｔ ／ Ｔ ｆ ＜ １ ，其中Ａ Ｔ 为采样周期 ： Ｔ 伪 数字滤波器的时间 系数 。 具体 的参数应通过实际运行选取适当数值 ， 使周期性噪声减至最弱或 全部消除。
字节，都能复位 。也可在程序区每隔一段 （ 如几十条指令） 连续安排三条 ＮｏＰ 于 旨 令。因为８ ０ ５ １ 指令字节最长为三字节。当程序失控 时， 只要不跳转 ， 指令连续执行， 就会运行ＮＯＰ ￣＇ 令， 就能使程序恢复正常。 ３ ． ２设置“ 看门狗” 。设置软件陷阱能解决一部分程序失控 问题， 但当程
科 学 论 坛
献 嗨与 蛄
单片机软件 系统的抗干扰设计
马卫滨 － 李艳华ｚ
（ １ ． 鹤煤技师学院； ２ ． 鹤煤新 闻中心 河南 鹤壁 ４ ５ ８ ０ ０ ０ ） 摘 要： 为了保证单片机产 品能够长期稳定、 可靠地工作 ， 在产 品设计 时必须对抗干扰 能力给 予足够 的重视， 尤其在软件方面， 而且很容易造成数据 采集误 差增大 ， 程序－ ‘ ‘ 飞走 ” 失控或陷入死循环等严重的后果。所以提 高单片机软件系统的抗干扰 能力是很有必要 的。 关键 词： 单片机 干扰 软件 滤波
特别是单片机产品。由于产品本 身比较复杂 ， 再加上工作环境比较恶劣 （ 如 温度和湿度高， 有振动和冲击， 空气中灰尘 多， 并含有腐蚀性气体 以及 电磁
场的干扰等） ， 同时还要受到使用条件 （ 包括 电源质量 、 运行条件、 维护条件 等） 的影响， 因而可以毫不夸张地说 ， 当代世界的干扰如同环境污染 一样 ， 正 危机着现代工业的各个方面。抗干扰方面的课题不但有许多实际问题要解 决， 而且有不少理论问题要探讨。 软件的抗干扰设计 是单片机应用系统的一个重要组成部分。干扰对单
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】。
单片机系统硬件抗干扰常用方法
又称 磁场 耦合 。是 由于分 布 电磁感 应而 产生 的耦 合 。
按产生的原 因可分为放电噪声 、 高频振荡噪
维普资讯
第４ 第 期 ２ ４ 卷
（ ） 电耦合 ： ５漏
纂成
；
；
２ ｌ
的干扰 。高频 干 扰 噪 声 和 有 用 信 号 的频 带 不 同 ， 可 以通过 在 导线上 增加 滤 波器 的方 法切 断高频 干 扰 噪声 的传 播 ， 时 也 可 加 隔 离 光耦 来 解 决 。 电 有
源噪声 的危 害最 大 ， 特别 注 意处理 。 要
这 种耦 合是 纯 电阻 性 的 ， 绝缘 不 好 时 就 会 在
发生 。
３ 常用硬件抗干扰 技术
针对 形成 干扰 的三 要 素 ， 取 的抗 干 扰 主要 采
有 以下手 段 。
３ １ 抑 制干 扰源 ．
所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感
来， 主要 有 以下几 种 ：
（） １ 直接 耦合 ：
这 是最 直接 的方 式 ， 是 系 统 中存 在 最 普 遍 也
就是 干扰 源 。如 ： 电、 电器 、 雷 继 可控 硅 、 机 、 电 高 频 时钟 等都 可能成 为 干扰 源 。 （ ） 播 路径 。指 干扰 从 干 扰 源传 播 到 敏 感 ２传 器件 的通路 或媒介 。典型 的 干扰传 播路 径是 通过 导 线 的传导 和空 间 的辐射 。
号， 用数 学语 言描 述 如 下 ：ｕ ｄ ，ｄ ｄ 大 的地 方 ｄ／ ｔ ｉ ｔ ／
干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通 道才对测控系统产生作用 的。因此 ， 有必要研究 干扰源和被干扰对象之间的传递方式 。干扰的耦
合方 式 ， 主要 是通 过 导线 、 间 、 共 线等 ， 空 公 细分 下
按产生的原 因可分为放电噪声 、 高频振荡噪
维普资讯
第４ 第 期 ２ ４ 卷
（ ） 电耦合 ： ５漏
纂成
；
；
２ ｌ
的干扰 。高频 干 扰 噪 声 和 有 用 信 号 的频 带 不 同 ， 可 以通过 在 导线上 增加 滤 波器 的方 法切 断高频 干 扰 噪声 的传 播 ， 时 也 可 加 隔 离 光耦 来 解 决 。 电 有
源噪声 的危 害最 大 ， 特别 注 意处理 。 要
这 种耦 合是 纯 电阻 性 的 ， 绝缘 不 好 时 就 会 在
发生 。
３ 常用硬件抗干扰 技术
针对 形成 干扰 的三 要 素 ， 取 的抗 干 扰 主要 采
有 以下手 段 。
３ １ 抑 制干 扰源 ．
所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感
来， 主要 有 以下几 种 ：
（） １ 直接 耦合 ：
这 是最 直接 的方 式 ， 是 系 统 中存 在 最 普 遍 也
就是 干扰 源 。如 ： 电、 电器 、 雷 继 可控 硅 、 机 、 电 高 频 时钟 等都 可能成 为 干扰 源 。 （ ） 播 路径 。指 干扰 从 干 扰 源传 播 到 敏 感 ２传 器件 的通路 或媒介 。典型 的 干扰传 播路 径是 通过 导 线 的传导 和空 间 的辐射 。
号， 用数 学语 言描 述 如 下 ：ｕ ｄ ，ｄ ｄ 大 的地 方 ｄ／ ｔ ｉ ｔ ／
干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通 道才对测控系统产生作用 的。因此 ， 有必要研究 干扰源和被干扰对象之间的传递方式 。干扰的耦
合方 式 ， 主要 是通 过 导线 、 间 、 共 线等 ， 空 公 细分 下
浅析单片机应用系统的抗干扰设计
ＣＨ Ｎ０ＬＯＧＹ Ｉ Ｎ ＦＯＲＭ ＡＴＩ ＯＮ
高 新 技 术
浅 析 单 片机 应 用 系 统 的抗 干 扰设 计 ①
杨 丽 英 （ 南通航运 职业技 术学 院 江苏南通 ２ ２ ６ ０ １ ０ ） 摘 要： 随着科 学技 术的迅 速 发展 ， 单 片机 的应 用越来越 广泛 。 在众 多的 应 用系统 中共 同面临 的一个 问题 ， 就是 它在整个 系统 的安 全 性 以及 可靠性 ， 单 片机 系统的特 点是 实时性和 外部环 境干扰 因素 多， 本文 就几个 常见的 抗干扰 措施进行 分 析研 究， 从硬 件抗干 扰重 点 介 绍 了在 整个 可靠性 ， 针对 单 片机 应 用系统 实时性 强， 干扰 因素较 多的特 点 ， 本文介 绍 了几种实 用的抗干扰 措施 ， 在 供 电系统的设 计 ． 电路 板 的 布 局 应 用 以及 抑 制 输 入 的 干 扰 等 硬 件 抗 干 扰 方 面 以及 软 冗余 技 术 ， 软 件 陷阱 技 术 ， “ 看 门狗” 技 术 等 软 件 方 面 进 行 了实 用 分 析
之相连 的测控对象分布 在控制区域 ， 干 扰 源将直接、 间接 的 干 扰 单 片机 系统 的 工作 ， 分， 地 线 分 别 和 电 源 端 的 地 线相 连 不 要 混 操 作 码 执 行 ， 引起程序紊乱 。 因此 ， 软 件 冗 合实 用 。 （ ３ ） 不 要 环路 布 线 ， 特 别是 沿 印 制 电
力， 使 单 片机 稳 定 可 靠 的 工 作 。 以 下 就是 从
宽 度提 高抗 干 扰 能 力 。 （ ４ ） 去 耦 电容 应 该 布 而 保 证 程 序 紊乱 后 其 后 面 的 指 令 不 会 丢 失
局到 每 个Ｉ Ｃ。
硬 件和软件两个方面阐述抗干扰设计 。
高 新 技 术
浅 析 单 片机 应 用 系 统 的抗 干 扰设 计 ①
杨 丽 英 （ 南通航运 职业技 术学 院 江苏南通 ２ ２ ６ ０ １ ０ ） 摘 要： 随着科 学技 术的迅 速 发展 ， 单 片机 的应 用越来越 广泛 。 在众 多的 应 用系统 中共 同面临 的一个 问题 ， 就是 它在整个 系统 的安 全 性 以及 可靠性 ， 单 片机 系统的特 点是 实时性和 外部环 境干扰 因素 多， 本文 就几个 常见的 抗干扰 措施进行 分 析研 究， 从硬 件抗干 扰重 点 介 绍 了在 整个 可靠性 ， 针对 单 片机 应 用系统 实时性 强， 干扰 因素较 多的特 点 ， 本文介 绍 了几种实 用的抗干扰 措施 ， 在 供 电系统的设 计 ． 电路 板 的 布 局 应 用 以及 抑 制 输 入 的 干 扰 等 硬 件 抗 干 扰 方 面 以及 软 冗余 技 术 ， 软 件 陷阱 技 术 ， “ 看 门狗” 技 术 等 软 件 方 面 进 行 了实 用 分 析
之相连 的测控对象分布 在控制区域 ， 干 扰 源将直接、 间接 的 干 扰 单 片机 系统 的 工作 ， 分， 地 线 分 别 和 电 源 端 的 地 线相 连 不 要 混 操 作 码 执 行 ， 引起程序紊乱 。 因此 ， 软 件 冗 合实 用 。 （ ３ ） 不 要 环路 布 线 ， 特 别是 沿 印 制 电
力， 使 单 片机 稳 定 可 靠 的 工 作 。 以 下 就是 从
宽 度提 高抗 干 扰 能 力 。 （ ４ ） 去 耦 电容 应 该 布 而 保 证 程 序 紊乱 后 其 后 面 的 指 令 不 会 丢 失
局到 每 个Ｉ Ｃ。
硬 件和软件两个方面阐述抗干扰设计 。
关于单片机硬件抗干扰
关 键 词 ： Ｄ； Ｏ； ＭＯ ； Ｍ Ｉ Ｃ Ｓ 电流 环路 ； 列 直 扦 ／ 双
在研制带 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 ， １ 特别快 的系统 。 １ ＿ 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 。 １ ． ３含微 弱模拟信号 电路 以及高精 度 ＭＤ 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 ： ２１ ．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。 ２２减小信号传输中的畸变 － 微控制器 主要采用 高速 Ｃ Ｓ技术制 造。 ＭＯ 信号输入 端静态输入 电流在 １ ｍＡ左 右 ，输 入 电 容 １Ｐ ０ Ｆ左 右 ，输 入 阻 抗 相 当 高 ，高 速 Ｃ Ｓ电路的输出端都有相 当的带载能力 ，即 ＭＯ 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。 在印制线 路板 上 ，信号通 过一 个 ７ 的 ｗ 电阻和一段 ２ ｃ ５ｍ长 的引 线 ，线上延迟 时间大 致在 ４ ２ｎ ～ ０ ｓ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 ２ ｃ ５ ｍ。 而且过孑 数 目也应尽量少 ，最好不多于 ２个 。 Ｌ 用 以下结 论归纳 印刷线路 板设计 的一 个 规则 ： 信 号在 印刷板上传 输 ，其 延迟 时间不 应 大于所用器件 的标称延迟时间。 ２３减小信号线间的交叉干扰 ． Ａ点一个上升时 间为 Ｔ 的阶跃 信号通 过 ｒ 引线 Ａ Ｂ传 向 Ｂ端 。信号在 Ａ Ｂ线上 的延迟 时 间是 Ｔ 。 在 Ｄ点 ， 由于 Ａ点 信 号 的 向前 传 ｄ 输 ，到达 Ｂ点后 的信号反 射和 Ａ Ｂ线的延迟 ， Ｔ 时间 以后会感应 出一个 宽度为 Ｔ 的页脉 冲 ｄ ｒ 信号 。在 Ｃ点 ，由于 Ａ Ｂ上信 号 的传 输与 反 射 ，会感应 出一 个宽度为信号在 Ａ Ｂ线上 的延 迟时间的两倍 ，即 ２ ｄ的正脉冲信号。这就是 Ｔ 信 号间 的交叉干扰 。干 扰信号 的强度 与 Ｃ点 信 号的 ｄ／ｔ ｉ 有关 ，与线 间距离 有关 。 当两 信 ｄ 号 线不是很长时 ，Ａ Ｂ上看到 的实 际是两个 脉 冲的迭加 。 ２４减小来 自电源的噪声 ． 电源在 向系统提供 能源 的同时 ，也将 其
在研制带 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 ， １ 特别快 的系统 。 １ ＿ 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 。 １ ． ３含微 弱模拟信号 电路 以及高精 度 ＭＤ 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 ： ２１ ．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。 ２２减小信号传输中的畸变 － 微控制器 主要采用 高速 Ｃ Ｓ技术制 造。 ＭＯ 信号输入 端静态输入 电流在 １ ｍＡ左 右 ，输 入 电 容 １Ｐ ０ Ｆ左 右 ，输 入 阻 抗 相 当 高 ，高 速 Ｃ Ｓ电路的输出端都有相 当的带载能力 ，即 ＭＯ 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。 在印制线 路板 上 ，信号通 过一 个 ７ 的 ｗ 电阻和一段 ２ ｃ ５ｍ长 的引 线 ，线上延迟 时间大 致在 ４ ２ｎ ～ ０ ｓ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 ２ ｃ ５ ｍ。 而且过孑 数 目也应尽量少 ，最好不多于 ２个 。 Ｌ 用 以下结 论归纳 印刷线路 板设计 的一 个 规则 ： 信 号在 印刷板上传 输 ，其 延迟 时间不 应 大于所用器件 的标称延迟时间。 ２３减小信号线间的交叉干扰 ． Ａ点一个上升时 间为 Ｔ 的阶跃 信号通 过 ｒ 引线 Ａ Ｂ传 向 Ｂ端 。信号在 Ａ Ｂ线上 的延迟 时 间是 Ｔ 。 在 Ｄ点 ， 由于 Ａ点 信 号 的 向前 传 ｄ 输 ，到达 Ｂ点后 的信号反 射和 Ａ Ｂ线的延迟 ， Ｔ 时间 以后会感应 出一个 宽度为 Ｔ 的页脉 冲 ｄ ｒ 信号 。在 Ｃ点 ，由于 Ａ Ｂ上信 号 的传 输与 反 射 ，会感应 出一 个宽度为信号在 Ａ Ｂ线上 的延 迟时间的两倍 ，即 ２ ｄ的正脉冲信号。这就是 Ｔ 信 号间 的交叉干扰 。干 扰信号 的强度 与 Ｃ点 信 号的 ｄ／ｔ ｉ 有关 ，与线 间距离 有关 。 当两 信 ｄ 号 线不是很长时 ，Ａ Ｂ上看到 的实 际是两个 脉 冲的迭加 。 ２４减小来 自电源的噪声 ． 电源在 向系统提供 能源 的同时 ，也将 其
单片机系统抗干扰的主要措施
能。
， 抑制干扰源的 干扰作用
针对不同干扰源采取相应措施来抑制干扰 作用。如给电机加滤波电路， 在继电器接点两 端并接火花抑制电路以减少电火花影响; 继 电器线圈增加续流二极管， 来消除断开线圈时 产生的反电动势干扰， 可控硅两端并接RC 抑 制电路， 减小可控硅产生的噪声. 系统中加入 气体放电管等元件使它们与抗共模和抗差模干 扰的电感配合使用， 防止雷击千扰。
科技资讯 SCI〔 NCE & TECHNOLOGY ‘ NFORMATION
35 双 绞线及光纤的 使用 在数字信号的长线传输时利用双绞线， 可 对噪声千扰有较好的抑制效果。由于外界磁 场或电磁场在双绞线上产生的电流流动方向 相 反， 从整体上看， 感应磁通引起的噪声电流互 相 抵消， 使得双绞线具有抵消电磁感应干扰的能 力。屏蔽双绞线杭千扰的能力更强， 因为屏蔽 层可以起静电屏蔽作用， 双绞线起消除电磁感 应干扰作用。在工程实践中， 可以将双绞线穿 在钢管或金属蛇皮管中， 并将钢管和金属蛇皮 管牢固接地， 就可收到较好的抗干扰效果。如 需进一步提高抗千扰能力， 可与光电祸合器联 合使用或者使用平衡输入接收器和输出的驱动 器。为了避免信号的反射和回波， 需要在接收 端接人终端匹配电阻。而由于光纤是电绝缘
屏蔽 。
程序区(如E ROM 中未使用空间)， P 则指令冗余 失效， 这时常采用设置软件陷阱的方法使其恢 复正常。所谓软件陷阱就是用一条引 导指令强 行将捕获的程序重新引人它的复位入口 主 处，
要安 在 排 未使用的中 断区、 用的E ROM 未使 P
空间、程序运行区及中断服务程序区。 4 . 2 软件 “ 看门狗“技术 当失控的程序进入 “ 死循环” 通常采用 ， “ 看门狗”技术使其 脱离 “ 死循环” 。以 MC于5 为例， 1 它有2 个定时器TO和Tl ， 可用 这2个定时器来对主程序的运行进行监控。如 用定时器功 监视定时器T I ， 用定时器T l 监视 主程序， 主程序监视定时器TO， 采用这种环形 结构的软件 “ 看门狗”具有良 ， 好的抗干扰性
， 抑制干扰源的 干扰作用
针对不同干扰源采取相应措施来抑制干扰 作用。如给电机加滤波电路， 在继电器接点两 端并接火花抑制电路以减少电火花影响; 继 电器线圈增加续流二极管， 来消除断开线圈时 产生的反电动势干扰， 可控硅两端并接RC 抑 制电路， 减小可控硅产生的噪声. 系统中加入 气体放电管等元件使它们与抗共模和抗差模干 扰的电感配合使用， 防止雷击千扰。
科技资讯 SCI〔 NCE & TECHNOLOGY ‘ NFORMATION
35 双 绞线及光纤的 使用 在数字信号的长线传输时利用双绞线， 可 对噪声千扰有较好的抑制效果。由于外界磁 场或电磁场在双绞线上产生的电流流动方向 相 反， 从整体上看， 感应磁通引起的噪声电流互 相 抵消， 使得双绞线具有抵消电磁感应干扰的能 力。屏蔽双绞线杭千扰的能力更强， 因为屏蔽 层可以起静电屏蔽作用， 双绞线起消除电磁感 应干扰作用。在工程实践中， 可以将双绞线穿 在钢管或金属蛇皮管中， 并将钢管和金属蛇皮 管牢固接地， 就可收到较好的抗干扰效果。如 需进一步提高抗千扰能力， 可与光电祸合器联 合使用或者使用平衡输入接收器和输出的驱动 器。为了避免信号的反射和回波， 需要在接收 端接人终端匹配电阻。而由于光纤是电绝缘
屏蔽 。
程序区(如E ROM 中未使用空间)， P 则指令冗余 失效， 这时常采用设置软件陷阱的方法使其恢 复正常。所谓软件陷阱就是用一条引 导指令强 行将捕获的程序重新引人它的复位入口 主 处，
要安 在 排 未使用的中 断区、 用的E ROM 未使 P
空间、程序运行区及中断服务程序区。 4 . 2 软件 “ 看门狗“技术 当失控的程序进入 “ 死循环” 通常采用 ， “ 看门狗”技术使其 脱离 “ 死循环” 。以 MC于5 为例， 1 它有2 个定时器TO和Tl ， 可用 这2个定时器来对主程序的运行进行监控。如 用定时器功 监视定时器T I ， 用定时器T l 监视 主程序， 主程序监视定时器TO， 采用这种环形 结构的软件 “ 看门狗”具有良 ， 好的抗干扰性
单片机系统抗干扰技术
飞等。因此 ， 为保证单片机 系统安全 可靠运行 ， 抗 干扰问题
必须解决。系统设 计时可以从 以下几个 方面考虑 ： （ １ ） 精 心 选择元器件和芯片 ； （ ２ ） 各模块在 Ｐ Ｃ Ｂ电路中的布局 ； （ ３ ） 考 虑硬件抗干扰措 施 ； （ ４ ） Ｐ Ｃ Ｂ电路 走线 ； （ ５ ） 软 件抗 干扰措
施… 。
实 践 证 明 硬 件 抗 干 扰措 施 能 抑制 大 多数 干 扰 ， 通 常有 滤 波、 隔离 等 技 术 。本 文 主 要 阐述 这 两 种 措 施 。
严重 时会使 系统失灵 ， 甚 至损坏 ， 有时会带来 不可估 量的损
失。因此抗干扰技术及设 计是单 片机系统 中重 中之 重的一
摘 要： 从 实际应 用 出发 ， 阐述 了单 片机控制 系统在硬件 设计 中应该 注意到的各种 抗干扰 问题。主要 内容 为 单 片机 系统工作 时干扰信号的来源、 类型及抵抗措施 。经过 多年的教 学、 应 用和研 究 ， 作 者认 为采用硬件 滤波和 隔 离技术 （ 措施 ） ， 能有效地滤除 系统 中的主要 干扰。 关键词 ： 干扰 ；单 片机控制 系统 ；滤波；隔离
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｐ ２ ０ ２ ． １ 文献标识码 ： Ａ
Ｏ 引 言
２ １ 世纪可 以说我们生 活在 “ 芯 片” 时代 。试想 一下 ， 近
以上各种扰动 因素对单 片机系统造成的危害主要有 ： 控 制误差加大 、 控制系统误动或拒动 、 控制功能不正常 、 程序跑
在你身边 的家用 电器 、 通信设备 、 智能燃 气表 、 电表 、 照相 、 医 疗、 交通设备 及工业设备 、 智能仪 器仪表 等 ， 远到 国防武 器、
（ １ ）一 阶 Ｒ Ｃ低 通 滤 波 器
光耦器件在单片机抗干扰系统中应用研究论文
光耦器件在单片机抗干扰系统中的应用研究【摘要】在单片机系统中，抗干扰设计始终是提高单片机性能的一项重要内容。
本文从光耦器件的结构，和光耦器件有效抑制单片机系统干扰的原因出发，对光耦器件在单片机接口电路、驱动电路、和长线传输中的应用进行了探讨，并总结了光耦器件的选择和应用的方法。
【关键词】单片机光耦器件电气隔离噪声干扰一、引言在单片机电路中，单片机和外设之间有接口电路连接，外设通过接口的数据总线将信息传至单片机，而单片机的控制信号通过接口的控制总线传送给外设。
为了进行电信号的传送，他们必须有公共接地端，有一定的共地电阻r。
当大功率外设工作时，会有大电流流过r，如继电器、阀门、电机等。
他们的工作电流本身就比较大，而且他们的工作又常和大电流设备联系在一起。
大功率外设会在地上造成很大的干扰电压，这些干扰会严重影响单片机。
同时，存在的一些极易受到干扰的弱信号更是无法正常工作。
二、光耦器件有效抑制单片机系统干扰共地干扰的存在影响了单片机系统的正常工作，切断共地关系，电信号无法构成回路，单片机和外部设备无法进行信号传输。
所以，必须采取某种措施，既能保证将地隔开，又能顺利传送信号。
利用光耦器件隔离，能够解决上述问题。
光耦器件是把电信号转变为光信号，光信号传送到接受测再转换为电信号。
由于光信号的传送不需要共地，因此可以将光耦器件两侧的地加以隔离。
光耦器件能在传输信号的同时有效地抑制尖脉冲和各种噪声干扰，其原因如下：（1）光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧，而干扰源阻抗较大，通常为几百千欧。
由分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，光电耦合输入端分得的噪声电压也很小，另外由于干扰噪声的能量小，只能形成微弱电流，而光电耦合器输入部分的发光二极管是在电流状态下工作，干扰噪声即使有很高的电压幅值，也因为没有足够的电流，发光二极管不能发光，干扰就被抑制掉。
（2）光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气连接，也没有共地，之间的分布电容很小，而绝缘电阻又很大，因此回路一侧的各种干扰噪声都很难通过光电耦合器馈送到另一侧，避免了共阻抗耦合干扰信号的产生。
单片机应用系统的抗干扰
口与噪声源之间应加隔离 （ 增加 订形滤波电路 ） 。
（） 晶振布线 。晶振与单 片机弓脚尽量靠近 ， ３注意 ｌ 用地线把
时钟区隔离起来 ， 晶振外壳 接地并 固定 。 （） ４ 电路板合 理分 区， 如强、 弱信号 ， 数字 、 模拟信号 。 可能 尽 把干扰源（ 电机 、 电器 ） 如 继 与敏感元件（ 如单 片机 ） 远离 。
（） １继电器线 圈增加续流二极 管 ， 消除断开线 圈时产生的反
电动势 干扰 。 仅加续流二极管会使继电器 的断开时间滞后 ， 增加 稳压二极管后继 电器在单位时间内可动作更多的次数。
３ ． 提高敏感器件的抗 干扰性能 提高敏感器件的抗 干扰性能是指敏感器 件应尽量减少对干
田 设 一 与 ＿ ２７ ｌ － 理 维 ０ №１ ０
维普资讯
单片机应用 系统 的抗干扰
黄 岩
摘要 阐述单片机应 用 系统干扰 的来源及后 果， 从理论上分析 了单 片机 系统抗干扰 的措施 ； 介绍 了当程序运行混乱时， 使程序
抗干扰 硬件 软件 Ｂ ’
重入正轨在软件设 计上应 采取 的抗干扰方法。 关键词 单 片机 中图分类号 Ｔ ２ Ｐ
源和被干扰对象间没有公共 阻抗 。
（） ３ 电容耦合 ， 又称电场耦合或静 电耦合。是 由于分布 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 电磁感应而 产生 的耦合 。 （） ５ 漏电耦合 。这种耦合是纯 电阻性的 ， 在绝缘不好时就会
发生 。
（ 噪声严重 时可能会把可控硅击穿 ） 。
干扰用数学语言描述为 ｄ ／ｔｄ ＆， ｕｄ，Ｕ 雷电 、 继电器 、 可控 硅 、 电机 、 高频时钟等都 可能成为干扰源。 典型的干扰传播路径是通 过导线的传导和空间的辐射。敏感器件有 ＡＤ、 ／ ／ ＤＡ变换器 ， 单
（） 晶振布线 。晶振与单 片机弓脚尽量靠近 ， ３注意 ｌ 用地线把
时钟区隔离起来 ， 晶振外壳 接地并 固定 。 （） ４ 电路板合 理分 区， 如强、 弱信号 ， 数字 、 模拟信号 。 可能 尽 把干扰源（ 电机 、 电器 ） 如 继 与敏感元件（ 如单 片机 ） 远离 。
（） １继电器线 圈增加续流二极 管 ， 消除断开线 圈时产生的反
电动势 干扰 。 仅加续流二极管会使继电器 的断开时间滞后 ， 增加 稳压二极管后继 电器在单位时间内可动作更多的次数。
３ ． 提高敏感器件的抗 干扰性能 提高敏感器件的抗 干扰性能是指敏感器 件应尽量减少对干
田 设 一 与 ＿ ２７ ｌ － 理 维 ０ №１ ０
维普资讯
单片机应用 系统 的抗干扰
黄 岩
摘要 阐述单片机应 用 系统干扰 的来源及后 果， 从理论上分析 了单 片机 系统抗干扰 的措施 ； 介绍 了当程序运行混乱时， 使程序
抗干扰 硬件 软件 Ｂ ’
重入正轨在软件设 计上应 采取 的抗干扰方法。 关键词 单 片机 中图分类号 Ｔ ２ Ｐ
源和被干扰对象间没有公共 阻抗 。
（） ３ 电容耦合 ， 又称电场耦合或静 电耦合。是 由于分布 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 电磁感应而 产生 的耦合 。 （） ５ 漏电耦合 。这种耦合是纯 电阻性的 ， 在绝缘不好时就会
发生 。
（ 噪声严重 时可能会把可控硅击穿 ） 。
干扰用数学语言描述为 ｄ ／ｔｄ ＆， ｕｄ，Ｕ 雷电 、 继电器 、 可控 硅 、 电机 、 高频时钟等都 可能成为干扰源。 典型的干扰传播路径是通 过导线的传导和空间的辐射。敏感器件有 ＡＤ、 ／ ／ ＤＡ变换器 ， 单