陈 雪

（西京学院，陕西西安，710123）

单片机控制系统的抗干扰措施

陈 雪

（西京学院，陕西西安，710123）

单片机是当前控制系统中必不可少的元件，它一般工作在较为恶劣、干扰因素较多的环境中。由于单片机种类不同，所以其抗干扰系统的设计也就不同，本文设计了不同单片机种类对应的不同抗干扰策略。

抗干扰；单片机；软硬件

0 引言

在工业生产过程中，使用比较广泛的一种控制元件就是单片机，单片机技术是通信技术、控制技术以及计算机技术的结合，方便进行扩展，使用简单便利，同时具有较高的可靠性和较强的自动控制功能，可以应用于电力生产自动领域中、化工生产自动控制中、交通运输自动控制中以及冶金生产自动控制中等。

单片运行性能评价的一个重要的指标就是运行是否可靠。现代生产的单片机制造工艺严格可靠，使用了大规模电路技术，加入了抗干扰模块的设计，所以运行故障率较低，能够适应多种不同的工作环境。但在实际使用过程中，还是需要注意工作环境的选择，避免不良工作环境以及环境中存在的干扰因素对单片机运行性能的影响。

1 单片机元件在运行过程中的主要干扰因素分析

1.1 接地干扰

为了提高单片机系统的兼容性，需要对系统进行接地处理。如果接地模块设计优良，那么不仅可以消除外界系统对单片机系统正常工作的影响，也可以消除单片机在工作过程中对外界环境产生的影响。如果接地模块设计错误，那么在单片机模块正常工作中就会存在较为严重的干扰，影响单片机模块性能的发挥。

1.2 线路干扰

在单片机模块正常工作中，需要进行各种信息的接收和传输，这就需要各种信息接收和传输线路。信号传输线路是影响单片机模块正常工作的干扰源之一，其对单片机系统正常运输的干扰途径为：一是线路所产生电磁辐射；二是线路中各种仪表、变压器在接入电网过程中所产生的干扰。

1.3 电源干扰

单片机工作需要电源支持，电网是单片机工作的主要电源。电网在运行过程中，受多种电磁干扰，例如变频器产生的电磁干扰、雷达产生的电磁干扰、电视产生的电磁干扰、无线电产生的电磁干扰、雷电产生的电磁干扰以及各种电器设备在非稳态情况下产生的电磁干扰，这些干扰影响电网的正常工作，而单片机工作电源为电网，因此这些干扰也会对电网正常工作产生影响，出现感应电压。变频器开启、电网短路、传动装置运行时产生的谐波、大负荷电器的暂态运行，刀闸合开瞬间以及电网突变都会影响到电网正常运行，使电网电压不稳，对供电质量产生影响，电源原边也会受到这些干扰的影响，使程序运算出现错误输入或者是错误输出，在这种情况下，设备很可能产生误动作，发生失控现象，单片机正常运行受到影响。综上所述，在电网实际运行过程中存在多种干扰因素，这些因素会使电网运行的稳定性下降，出现波动，因此电网输送给单片机的电源也会存在波动，影响单片机的正常工作。

1.4 信号线引入的干扰

与单片机控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，由此引起单片机控制系统故障的情况也很多。

1.5 接地系统的干扰

接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误接地，反而会引入严重的干扰信号，使单片机控制系统将无法正常工作。

2 抗干扰的措施

根据干扰来源可以进行抗干扰措施的设计。

2.1 抑制接地干扰

单片机接地主要的目的就是减少电压冲击对单片机正常工作的危害，确保单片机系统正常运行。单片机接地不仅可以减少干扰，而且还可以确保单片机工作的安全。减少单片机正常工作中干扰因素影响的一种有效方法就是接地。保护地、屏蔽地、交流地、信号地以及电源地是单片机常见的几种接地形式。将机械中某一零件单独的接地或者是机械外壳接地的方式就是保护地，保护地的作用为避免由于机械漏电而对工作人员产生伤害；将金属丝网或者是金属外壳安放在电源上，并且将外壳和大地相接，通过这种方法来减少磁场和静电场对设备运转的影响的方式就是屏蔽地；电源的N线和交流电相接的方法就是电源地；将信号元件的输入端和电源相接的接地方式就称为是信号地；将单片机和直流电源直接相接的方式就称为是电源地。为了减少输入线路、输出电路以及线路负载对电网的影响，应该对单片机进行接地处理。根据信号频率进行接地方式的选择，如果信号频率在0-1MHz的范围内，应该选择一点接地法；如果信号频率在1-10MZ的范围内，应该将单片机接地接口和最近接地端相连；如果信号频率在10MHz之上，应该选择多点接地法，通常要求接地线路电阻小于一百欧姆，接地线路截面面积在两平方毫米之上。

2.2 抑制线路干扰措施

电网传入和传出线路、控制线路以及变压器连接线路应该为双绞线，输入和输出线路、电源线、控制线以及电网动力线路应该单独配线。大负荷机械和单片机配线应该相互独立，如果这两路线必须安放在一个线槽内，必须将其分开捆扎。最好的一种方法就是分槽走线，而且单片机线和大负荷机械线路之间的间隔应该越大越好，通过这种方法降低大功率电器对单片机正常工作的干扰。例外一种抑制线路干扰的措施就是在单片机和信号传递线路之间安放隔离器。利用半导体元件对单片机接受到的信号进行调制转换，利用电磁元件或者是光感元件对单片机接受到的信号进行隔离转换，之后再对转换后的信号进行解调处理，同时隔离电源信号，通过这种方法确保信号变换之后信号仍然保持独立性，各种信号之间不会产生相互干扰。

2.3 抑制电源干扰

抑制电源干扰的主要方式包括以下四种：一是进行电源的选择，要求电源性能优良，具有良好的隔离性能，设置高压泄放元件、局部屏蔽元件以及电缆屏蔽元件等，各种线路(例如信号线、动力线以及电源线）之间布局应该合理，利用各种具有良好磁导性和电导性的元件屏蔽单片机编程模块、中央处理器以及变压器等模块产生的电导和磁导，避免环境干扰对其影响；二是抑制变频器干扰。在信号传递线路中安装变压器，通过这种方式减缓电源干扰。另外，由于滤波器抗干扰性能较强，并且还可以避免设备本身对电源的干扰，还有的滤波器能够吸收尖峰电压，所以可以在线路中安放滤波器，还可以利用电抗器来避免能量传输过程中变频器产生的电磁干扰。三是合理进行变压器接地。使用不同的变压器接地方法，对变压器干扰的抑制具有完全不一样的效果。一般来说，电源输入输出电路应该进行接地的设置，而电源次级线路不应该进行接地。另外，为了避免接地线路对各种机械设备产生的电磁辐射，应该将滤波电路插入到电源的输入端口，还可以在电源输入线路中安装一台变压器（变比为1:1），通过这种方法减少大地对单片机工作的影响；四是调整电源，电网在正常工作中会存在电压波动的问题，而电压的波动将会影响到单片机系统的正常运行，通常利用集成电压器以及多级滤波系统进行欠电压、过电压的处理。

3 结语

在单片机实际工作中，存在多种影响单片机正常工作的因素，因此在考虑单片机干扰抑制问题时，应该从多方面考虑，根据干扰来源提出有针对性的解决方法。当前，单片机已经成为各种工业生产过程的主要控制元件，对工业产品生产质量具有非常大的影响，所以必须确保单片机工作的可靠性和稳定性。今后单片机的发展趋势应该为：一是通信能力更加强大；二是人机交互功能更为丰富；三是单片机种类更为齐全；四是单片机应用领域更为广泛。可以说，未来人类的生产和生活已经离不开单片机这种控制元件。

[1]王鸿磊1,2,张雪松1.王鸿磊，张雪松基于信息传播算法的云存储系统架构研究[J].河北软件职业技术学院学报.2014(04)

[2]杨昆.综述单片机控制系统的抗干扰设计[J].黑龙江科技信息.2016(04)

Single chip microcomputer control system of anti-jamming measures

Chen Xue
（Xijing University，Xi'an Shanxi，710123）

The SCM is an essential component in the current control system, it generally works in a more harsh and interference factors of environment. Due to the different types of single-chip, so the design of anti-jamming systems are different, we design different microcontroller types correspond to the different anti-interference policy.

anti-jamming; SCM; hardware and software