崔晓康+高润秋+王芮+袁明芊+仵松颀

【摘 要】随着近年来工业技术水平的不断提高，越来越多的工业为了能够提升自身的工作效率，都开始引进了大量的嵌入式系统来对工业产业在运作过程中起到辅助的作用，而单片机所组成的嵌入式系统在工业生产过程中对于测量控制有着重要的意义。但是电子元件在使用过程中需要考虑到的一个问题是电子元件会受到周围环境对其造成的影响，我们将这种影响称之为干扰因素，所以为了能够有效的提升单片机在使用过程中能够得到保护，使其整体的运行过程处于一个稳定的状态，对于单片机应用系统的抗干扰技术就需要做进一步的研究。

【关键词】单片机；系统；抗干扰技术

单片机由于受到其自身所具备的体积小、抗干扰能力强，运行稳定性可靠等优势，从而在当今的工业中得到了广泛的使用。其中最重要的一点因素就是单片机在使用过程中如何抵抗外界的干扰，因为单片机的抗干扰能力往往决定了由单片机所组成的系统在运行过程中的稳定性。所以对于单片机的抗干扰技术，我们就需要进行对其整个的运行过程可能会受到干扰的每一个因素进行分析，从而采用相对应的技术手段来提高系统的整体运行能力。

一、影响单片机的因素

（一）首先从单片机组成系统的原件来进行分析。一般影响到单片机应用系统的主要是因为在系统运行中组成系统的内部以及外部电气而产生的影响，除此之外还会受到关于系统在组件式的结构组成、系统组成元件其自身的特性、元件安装过程中的等多个要素共同影响的。一旦这些因素对单片机所组成的控制系统进行了影响后，往往会导致系统在运行过程中出现问题，这些问题会导致单片机所组成的系统在运行时破坏生产环节，往往这样的事故一旦发生就会对整个工业生产造成重大的损失。

（二）在对感染因素进行分析的过程中，相关人员提出了将感染因素通过三个部分来进行判断，在查找对系统干扰的因素是时，首先要确定产生干扰的干扰源是什么，其次需要进行分析的是干扰源是如何将这些干扰元素通过何种渠道进行传播，最后就是系统中那些电路对产生的干扰信号有着明显的接收能力。通过这样的步骤，可以有效的查找出单片机控制系统中所存在的干扰问题，并且通过这些问题能够及时的给出对应的解决方案，从而确保系统能够稳定的运行。

二、单片机内部的抗干扰设置

（一）处理器的抗干擾设置。在单片机的运行中，主要起到指令输送的是数据总线、控制总线以及地址总线，通过这些输送的介质才能够完成主机部分与外部单元之间的指令传输以及交换任务指令。所以在其进行直连传输的过程中如果一旦外界对其产生了干扰，往往就会出现系统故障问题。所以在安装的过程中，首先应该检查这三条电路在安装过程中是否接好，同时为了可以提升总线上对于信息指令的传送可靠性，可以通过在总线上添加上拉电阻，这样便可以增强总线上信号传输的可靠性。以此来增强了指令传输功能的同时，降低了干扰因素对于系统的干扰强度。在这里通过MCS-51单片机来进行说明，当在51单片机安装可一个上拉电阻后，首先能够通过安装的上拉电阻提高电平，而通过提高电平可以有效的提升电路对于干扰因素的抵抗能力。其次通过增加上拉电阻还可以总线对于干扰因素的抵抗能力，因为总线为最高阻值状态时处于一个悬空的状态，而这种状态下往往容易受到外界用电过程中产生的电磁影响，当影响后对于总线上的数据则会产生一定的错误，从而引发一个错误的指令。最后当总线上所连接的芯片为CMOS时，因为其自身特性所影响，会造成输入的阻抗变大，而阻抗大往往就会发生静电电荷的不断累积，当静电电荷累积到了一个值时会产生放电作用，而所释放的这个静电会导致处理器无法正常的工作，所以为了能够降低静电点和放电所带来的影响，我们也可以通过增加一个上拉电阻来进行防干扰的保护措施。

（二）单片机中的时钟信号往往是最容易受到干扰的一个部分，绝大多数的辐射干扰等干扰因素都是由这个源头而产生的，而这个干扰源头之所以会产生主要是因为时钟信号自身起到了一个时间的上升下降控制。如果时钟信号的频率升高，传输过程中传输通道上的变化也会随之增高，告饶就会进一步的加强。所以威力可能够消除干扰源或者捡最大可能的消除干扰源，我们就需要适当的降低时钟信号变化的频率。消除干扰的主要途径有：（1）通过缩短时钟脉电路与处理器之间的距离来降低干扰；（2）可以在外部增加一个时钟源，在接线过程中，可以将外部时钟源的电源与接地之间增加一个去耦电容；（3）如果单片机组成的系统在条件允许的情况下，尽可能的用接电线来环绕系统中的振荡电系统中时钟信号路；（4）在有的单片机系统中往往在结构上有一种是单时钟对应多个芯片作为提供脉冲信号。在这里为了避免干扰信号，需要在连接过程中使用隔离措施来保证不受干扰。

（三）当干扰信号传递到了处理器内部时，为了防止处理器向下面的元件传送错误的指令，我们可以通过添加一个冗余来避免这一问题，增加冗余可以保障指令能够在轨道中合理地进行运作，但是其所存在的缺点是程序必须在这一程序区之内才会有效。除此之外还可以通过布置“软件陷阱”来避免干扰信息的传输，其原理是通过捕获一个错误的指令，通过专门处理错误的程序进行修复后再传达到指定的地址中去。除了以上的两种方式，还有一些人会建立一个外部的检测系统来观察系统内部运行的状况。整个监视过程主要是通过一个程序的循环时间来进行判定的，当程序一个循环的时间和所设定的时间不同，则会认定系统运行过程中进入了死循环，从而需要进行复位的处理。

三、电磁辐射的干扰

因为在元件的运行中存在着电荷的漂移，在这过程中便会形成电磁辐射，电磁辐射对于单片机系统的运行也是一种很严重的干扰因素。所以为了消除电磁辐射对于主机的影响，我们可以通过制作主机的外壳来屏蔽空间电磁辐射对主机造成的影响。一般我们所使用的外壳原料为铁制外壳，通过将铁做成主机外壳或者主机屏蔽层可以有效的起到抗拒干扰因素的效果。若果要是用屏蔽层时，需要注意的是要将屏蔽罩上方的排气孔制作为圆形，同时也要保证电磁的连续传递能力。所以在处理过程中，为了能够起到良好的衔接效果，一般都是用焊接工艺来进行处理。

四、交直流电源的干扰

在单片机用电的过程中，因为不同的需要往往用电方式也不相同，有的采用的是直流电，有的采用的是交流电。如果在使用交流电的过程中，往往会产生一个高频的干扰因素，而且产生的这个频带一般都较宽，所以在处理上不能仅仅从交流电源这一部分进行抗干扰，也需要对直流侧增加相应的与防干扰措施。只有这样单片机系统才能够长期的处于一个稳定的状态，减少了因为干扰元素所造成的问题出现。

五、总结

对于单片机系统因为其在工业中的重要意义，我们必须要降低一切干扰元素对其产生的干扰作用，只有在确保单片机系统能够除以一个稳定的情况下运行，工业的水平才会不断的提升，实现其真正的价值。

【参考文献】

[1]翟晓华. 单片机软件抗干扰技术分析与设计[J]. 山西科技，2008， 11（6）：70-72.

[2]王伟. 软件抗干扰在单片机控制系统中的应用研究[J]. 机械管理开发， 2010， 25（3）：203-204.