摘要：微机测控系统的应用有效地提高了生产效率，改善了工作条件、大大提高了控制质量与经济效益。微机测控系统应用的可靠性、安全性成为一个非常突出的问题，人民日益关心的课题，这不仅具有一定的科学理论意义而且具有现实意义。

关键词：单片机;测控系统;抗干扰

随着科学技术的迅速发展，人们对单片机测控系统的各种性能要求越来越高。而系统的可靠性更倍受人们的关注，这是因为系统的可靠性决定了系统能否实现对目标的精确测控。这就要求我们在设计测控系统时应根据现场具体情况，认真分析可能存在的干扰源，在硬件设计、印刷电路板设计、软件设计等方面采取相应的抗干扰措施。就单片机测控系统而言，其主要干扰是来自电源和信号传输通道的干扰。

一、抗电源干扰的措施

在工业现场，大部分单片机测控系统通常没有专线供电，而是由市电供电。市电网络的干扰因素很多，如雷电、大容量负载的起停、瞬时断电及停电等，都会造成电源瞬间欠压、过载，以致产生浪涌、下陷、尖峰等干扰，使系统不能正常工作。实践证明，测控系统因外部干扰引起的故障中，80%以上是因电源干扰产生的。因此，抑制电源干扰，提高电源供电质量是保证系统正常工作的关键。

1.1用滤波器抑制高频干扰

市电中含有多种高次谐波，它们很容易经电源进入单片机系统，还有一些射频发射、电磁波等也会由电源线感应反馈入单片机测控系统造成干扰。因此，在电源电路中必需采取有效地滤波措施，来抑制这些高频干扰的侵入。电源滤波的一般方法是在电源变压器初、次级分别设置低通滤波器和线间电容滤波器，使50Hz市电基波通过，而抑制掉高频信号。此外在变压器的初、次级之间均采用屏蔽层隔离，其中初级屏蔽层接大地，次级屏蔽层接系统逻辑地，以减少其分布电容，提高抗共模干扰的能力。图1给出了一种典型的低通滤波器电路。

1.2用浪涌吸收器抑制尖峰、浪涌电压

压敏电阻是最常用的半导体式浪涌吸收器。压敏电阻两端的电压如果超过其限定值时，其电流就会迅速增大，此时压敏电阻呈短路状态，利用这一特点，可以在电源变压器初、次级并联压敏电阻，就能有效的吸收瞬间尖峰、浪涌电压，使电源干扰造成单片机测控系统程序失控的可能性大大减小。

二、单片机测控系统的抗干扰技术

2.1硬件抗干扰技术

2.1.1干扰源

所谓干扰源具体指的是电源干扰，一般来讲，主要是因为雷电或是大规模设备的大动作所引起的电源欠压或是过压，亦或是浪涌与下陷等多种形式的干扰。在这种情况下，按照干扰源的不同，可以采用以下两种方法。

1）将压敏电阻接入到交流电网进线端能够有效地规避干扰。这样一来，不仅可以防雷，同时还能够对因为浪涌所引发的电压进行有效吸收。

2）受电源干扰的主要原因就是高次谐波，因此，应当将低通滤波器接入其中，进而抵抗干扰。其中，50HZ市电利用低通滤波器能够将高次谐波过滤，进而对电源的波形进行有效地改善。但是，如果是处于低压情况，若滤波器有大电流通过，则应当使用滤波网络，主要由小电感和大电容构成。若滤波器处于高压工作状态，则需要使用由小电容和最大允许电感组成的滤波网络。

2.1.2干扰传播途径抗干扰

当信号通道在传输线与外部设备连接的状态下，因为传输介质主要是传输导线与输入输出通道信号量，无论是模拟量还是数字量，必然会有一定的干扰进入到通道内部。因而，需要积极采取措施予以规避。

1）传输线应该尽可能远离功率较大的器件，与此同时，为了避免长传输线的干扰，需要使用屏蔽线，并积极采用光耦方式，以保证长传输线能够全部浮置。

2）针对数字量抗干扰设计，需要使用光电隔离与继电器隔离的方法。其中，光电隔离可以对尖峰脉冲和不同噪声干扰进行有效地抑制，而继电器隔离主要是针对启停负荷不大的情况。如果设备不要求速度，那么实际的效果会高于光电隔离。

2.2软件抗干扰技术

2.2.1数字滤波

1）中位值滤波的方法。确保连续N次采样，并且根据大小进行排列，选择中间值作为有效数值。这种方式最主要的优点就是能够对偶然因素所导致的波动干扰予以克服，但同样也具有一定的缺点，具体表现在测量速度变化较快的参数方面并不适用。

2）限幅滤波的方法。这种方法是按照个人经验判断，便于对两次采样允许最大偏差数值进行确定。若在每一次检测全新数值的时候，本次值和上次值的差异不超过最大的偏差数值，就说明本次值具有有效性，反之则无效，需要放弃，而使用上次值进行替代。这种方法的主要优势就是可以对偶然因素所引发的脉冲干扰予以克服。但是，缺点主要表现在难以对周期性干扰进行控制，而且数据平滑度不理想。

2.2.2软件冗余技术

在CPU受到干扰以后，就会将操作数当作指令执行，最终导致程序出现混乱的情况。而很多单片机指令都不多于三个字节，所以，单字节指令比较常见。由此可見，应当在关键位置添加单字节的指令，进而确保被弹飞的程序可以在短时间内恢复到正确控制范围之内。

2.2.3软件陷阱的设置

一旦程序受干扰，就会进入到非程序区域，所以，需要对应用相关指令将捕获乱飞的程序导入至复位程序区域的入口位置。而在此位置，也会安排能够把程序转移到由于出错而处理的程序，在这种情况下，系统就能够正常地执行程序要求。

三、结语

单片机测控系统中的抗干扰技术主要可以划分成硬件与软件干扰技术，必须将两者相互结合，才能够确保系统在复杂的现场环境中经受长期的检验，最终增强抗干扰的效果。

参考文献：

[1]高源.软件抗干扰技术在煤矿用单片机测控系统中的应用[J].煤炭技术，2014，33（3）：239-240.

[2]吴秋宁，邵建龙，吕英英，等.提高单片机测控系统的抗干扰能力的研究[J].电子测量技术，2010，33（2）：63-66.

（作者单位：辽宁科技学院）

作者简介：孙娜 1985年11月 女 汉族  辽宁本溪 讲师 研究生 研究方向：智能控制。