探讨单片机应用中的抗干扰技术与方法

探讨单片机应用中的抗干扰技术与方法

张翼飞

（天津市航天安通电子科技有限公司300400）

摘要：近年来，单片机因其独特的优势在我国工厂生产中占有非常重要的地位，在现在的高端家电、智能仪器以及日常生活中也发挥着非常重要的作用，但在诸多工业的应用中，因其领域内部本身存在较多且复杂的干扰因素，导致系统运行出现很多不可控制因素，严重影响系统设备的稳定运行，严重还会出现停止运行的问题，因此如何增加单片机的抗干扰性或减少抗干扰因素是人们必须重视的问题。

关键字：单片机应用；抗干扰；技术与方法

1单片机技术的概括

通俗地说，单片机是一种集成电路芯片。其引用了能够很好地处理数据的CPU、ROM和RAM，集中在一个固定的芯片上，因此就完成了计算机或者是另外的电子设备在单片机程序的帮助下，计算机和别的电子设备在操作计算时能够精确、高速，此外还可以高度地改进目标任务。所以，单片机几乎拥有了计算机的全部技能。

2单片机技术的特色

2.1计算本领高

单片机可以果断的对s位1s位乃至32位执行运算并且在逻辑计算与位的整理上拥有非常好的技能。

2.2及时性好

单片机一般都具有内部储存器，储存器彼此可以不经过任何媒介传递、互换数据。命令基本上都是单字节的命令，并且命令的成效非常显著。单片机操作效率高、及时性高的缘由在于在进行一个命令的进程中抽出接下来的另一条指令，这种方法称为“流水”的取指方式。此外，单片机的运转时间也比较长，当前3oMHZ之上为最长单片机时间，134na为最短的命令期间。

2.3可变的定时/计数器作用

单片机大体上内部都有1个以及以上的具有多重功效的定时/计数器，可以做到固定不同的时间或者是计数的工作。

2.4适应能力较强

因为单片机是以“用户指定”作为设计理念的指导思想，同一种类型的单片机存在不一的种类，例如有显示驱动或者没有的，具有内部RUM或者是没有内部ROM的，诸如此类。使用者都可以按照本人的意愿择选满意的单片机，进而获得最佳的软硬件的设计成果。单片机作为工业级别的芯片，为了顺应海洋或者室外的情形，个别的工作温度领域在-400℃与+80℃之间，工作电压在3-6伏之间。

2.5抗干扰性较强

重要的性能零件都聚集于一个芯片上，很大程度上减少了连线长度。在降低零件间连线导致的干扰与机子本体对外的辐射的同时还减弱了外部的干扰。

3单片机技术的应用

随着计算机技术的发展和在控制系统中的广泛应用，以及设备向小型化、智能化发展，单片机有较多的优点，例如它的体积比较小、功能强大、价格比较低，为客户所青睐。单片机技术和一般的集成电路相比，它有的这些优势，可以让它在工业条件下稳定地工作。单片机可以用于各种仪表，提高它的测量速度和测量精确度。如MCS-51系列单片机控制的“船舶航行状态自动记录仪”、“烟叶水分测试仪”、“智能超声波测厚仪”等。单片机可以应用于实时控制系统中，能够对各种窑炉的温度和酸度进行充分地测量及有效地控制。如果能够将三种技术相结合，则可以有效地发挥数据的处理和实时控制功能。当然系统如果处于最佳的工作状态，则可以提高商品的生产效率和质量，间接提高企业的效率。很多行业的分布系统与智能控制以及机电一体化设备和产品，单片机在其中都发挥了较关键的作用。

因此，当前来说，单片机是我国现代计算机领域的新兴事物，无论是它本身还是单片机应用系统的设计方法，都会跟随者时代的变化而进步。单片机的相关技术为:首先，8位机会保留主流地位，主要是在最广大的小型智能电子系统中，因为目前还是采取嵌入式应用对象有限时间响应。其次，应用系统全盘CMOS化CMOS电路有众多优点,已成为日前单片机及其外围器件流行的半导体工艺。再次，专用单片机的发展和OTPROMFlashROM的使用，也是当前的发展模式。最后，以串行方式为主的外围扩展为应用趋势。

4单片机应用系统中的抗干扰技术

4.1硬件部分的抗干扰技术

4.1.1供电技术

供电技术主要是保障电路通畅，为使得电能保持稳定防止因电源系统产生对单片机的应用系统造成干扰，可以应用交流稳压器，这样可以保证单片机系统在运行中不会出现电压过大或者不足的情况，在使用时可以应用隔离变压器隔离高频噪声，应用低通滤过器过滤工频干扰，主机部分单独供电与其他部门隔离开，应用独立的稳压电路供电，保证其不受其他部门的干扰，开关电源则提供剩余功率的供应，必要情况下输入输出的供电可应用DC-DC模块来分隔。

4.1.2接地技术

接地技术分为三类且呈伞状接连在一起，其中一类为机壳地，其主要部分为箱体、机架等，其他的均为金属质地。部件共同接地，形成安全地带。第二类为弱信号地，其是将系统中的小信号回路、控制以及其直流电源进行连接，并将其与地进行连接。第三类为功率地，其是通过将继电器、电磁阀以及驱动电源相连并放置在一块，形成功率地。这种方式能增加电路功率，在功率增大时会干扰信号回路，产生噪声源，因此不可以将其与工作地进行连接。

4.1.3屏蔽技术

其主要对电磁干扰的噪声源进行屏蔽，噪声源主要是来自于强电设备、高频电压等的电磁波。该技术中的屏蔽体为金属质地，可以有效控制电磁波的干扰，其控制的方式分为吸收和反射两种，在屏蔽体重用高导材料，可有效控制低频电磁波，并且还会破坏屏蔽体中的电路系统，屏蔽磁场等可使用钢、铜等材料。

4.1.4隔离技术

该技术主要分为光电隔离和物理隔离两种，前种的方式为隔断两个电路，让其独立分开，后将噪声传入到其他的电路中，让光电隔离在光电耦合器中进行，耦合器上的输入与输出绝缘没有反馈，有效提升了单片机的抗干扰性。

4.2软件抗干扰技术

在单片机硬件干扰性足够强大的基础上，软件抗干扰技术的实施也是不可缺少的。

4.2.1指令冗余

单片机在被干扰后，通常会将操作的代码运行当成指令代码，使得整体程序出现错误也就是单片机程序跑飞。如果程序跑飞到一个单字节指令时，系统会自动纳入，但当乱飞到两字节时程序就会出现错误，三字节就更容易出现错误，而指令冗余就会在重要位置穿插单字节指令重新编辑有效单字节指令，使得程序正常运行。

4.2.2软件陷阱

其主要是通过设置程序陷阱，迫使程序重新正常运行。当干扰信号将PC值改变，如进入了非程序区，不管PC指向哪一字节，都会将程序进入到“陷阱”，后强迫程序进入到复原状态，重新返回到主程序。

4.2.3“看门狗”技术

看门狗”技术、看门狗定时监测都称之为“看门狗”，这是一种比较常用的抗干扰技术，其运行时间比较长，与已知的循环设定时间相比，如果时间一旦超出，检测到系统步入死循环，该技术就会迫使程序返回到OOOOH入口，出现一段出错处理程序，将系统运行至正轨。

总之，经济的快速发展，科技信息的水平逐步提高，给人们的生活带来的很多便利，极大地丰富了人们的精神生活和提高了质量，这些需求又进一步促进了信息技术的进一步发展。未来社会，单片机抗干扰技术的发展也正迎合了这种时代发展的背景，但是不可忽视的是，技术的发展必然会遇到各种问题和困难，出现的瑕疵或缺陷需要我们技术人员进一步去研究和提高技术水平进行修正。基于此，我国的技术人员可以学习借鉴其他这项技术相对成熟的国家的经验，并结合我国单片机发展实际，取其精华去其糟粕，从而为解决单片机发展中的问题提供技术一些有力的支持。

参考文献：

[1]王栋.探究单片机应用中的抗干扰技术及相关方法[J].石化技术,2016,23(04):239.

[2]黄诗江.试析单片机应用中的抗干扰技术与方法[J].通讯世界,2015(03):196-197.

[3]袁曦.浅谈单片机应用中的抗干扰技术与方法[J].科技与创新,2014(17):22+25.

[4]刘瑜.试析单片机应用中的抗干扰技术与方法[J].数字技术与应用,2013(01):25+27.