探讨智能仪器仪表中单片机的抗干扰

探讨智能仪器仪表中单片机的抗干扰

李军

青岛奥博自动化仪表有限公司    山东省青岛市    266200

摘要：随着智能技术的快速发展，各个行业都已经开始逐渐的使用机器生产的模式，这使得生产力得到了大幅度的提升，再加上微型计算机技术的迅速发展，使得各种仪器仪表都朝着智能化的方向前进。但是智能仪器仪表在使用的过程当中，会存在各种类型的干扰问题。导致智能仪器仪表不能长时间的稳定运行，但是仪器的相关元器件并没有出现损坏的问题，之所以会造成这一情况，其主要原因是单片机在硬件和软件方面都会受到各种因素的干扰，那么本文主要分析智能仪器仪表单片机的抗干扰措施。

关键词：智能仪器仪表；单片机；抗干扰

与常规的仪器仪表不同的是，智能仪器仪表的工作原理是比较复杂的，常规的仪器仪表只要各个元器件没有出现损害的情况就可以正常工作，但是仪器仪表如果出现外界干扰的问题，那么内部的元器件也会干扰从而影响到他的工作状态。所以在进行智能仪器医疗管理的过程当中，工作人员还需要对单片机的抗感染问题进行研究，避免外界的因素对整个仪器仪表的使用产生影响。

一、硬件部分

（一）抗电源干扰

单片机作为智能仪器仪表的重要组成部分，它的主要干扰内容是电源干扰，所以在进行抗干扰工作时，最主要的内容就是抗电源干扰，电源的通断瞬间的短路，电网串来的干扰脉冲都会使得单片机的所有智能仪器仪表出现干扰的问题，而且在所有的干扰因素当中这些问题的占比是90%以上。在针对电源干扰问题进行解决的过程当中，使用传统的防护措施，并不能真正的将所有电源干扰的问题进行解决，传统的防护措施主要有添加稳压器，添加变压器，以及使用不间断的电源。为了有效的解决电源干扰的问题，现在我们常使用的仪器是电源电压监视器，它可以对系统的电源瞬态欠压以及脉冲干扰的问题进行自动检测，并且解决仪器仪表当中存在的所有问题。当然电源电压监视器主要能够对电源电压起到很好的监视作用之外，它还具备看门狗的功能，具备掉电检测以及自动转换备用电池的功能，在进行单片机设计的过程当中，要尽可能的使用电源电压监视器这种高性能的芯片，它可以使得整个智能仪器仪表的稳定性以及可靠性都得到大幅度的提升。

（二）监视定时器

在仪器仪表当中监视定时器的使用范围是非常广泛的，智能仪器仪表当中，单片机可以通过开门口电路的帮忙将一些死循环的问题进行有效的摆脱，同时也可以有效的解决走飞的一些状况。如果单片机内部没有监视定时器，那么就必须要外接看门狗电路的方法解决此项问题，除此之外再进行实际管理的过程当中，还可以通过使用软件抗干扰技术的方法，让整个单片机的程序能够长期处于稳定运行的状态，特别是在出现一些失控的问题之后可以快速的复原。其实现在很多单片机本身就带有监视定时器的功能，它最主要的作用是能够让系统在运行之后，对数据和信息进行快速的监控，单片机系统运行时监视定时器也会同时启动，如果出现计数器溢出的情况，那么监视定时器就会将其存在的问题快速的解决。

（三）采用光电隔离

智能仪器传输通道和单片机系统在进行设计以及安装的过程当中，可以通过融入光电隔离的方法起到智能仪器仪表，单片机抗干扰的作用，光电隔离产生的主要效果就是让单片机与外界完全没有电的联系，所以光电隔离与其他类型的硬件部分抗干扰效果相比，它展现出来的稳定性以及效果都是非常好的，在仪器仪表运行当中，他能够展现出来的抗干扰能力，非常的优秀。一般情况下光电隔离主要是针对数据信号以及模拟信号进行隔离，数字信号的光电隔离流程是比较简单的，直直接使用光电耦合器就可以达到这样的效果，但是对于模拟信号来说，进行光电隔离是比较复杂的，使用这样的方法解决干扰的问题，一般都是使用隔离放大器，差分放大器与V/F光电隔离电路等等，当然奥迪使用哪种类型的方法，需要先对整个智能仪器仪表的光片机的实际情况进行分析，根据实际情况来选择合适的隔离方法。

二、软件部分

要想真正提高单片机的抗干扰能力，如果仅仅是依靠硬件措施是远远不够的，在进行实际管理的过程当中，工作人员同样也需要进行软件设计的抗干扰问题分析常见的软件抗干扰技术，主要有冗余设计，滤波技术，软件陷阱以及看门狗软件等等。

（一）设置软件陷阱

软件陷阱其实就是一条引导的指令，它最主要的作用就是将程序引导进行捕抓，并且将其放到指定的地方，接着对出现错误的程序进行快速的处理，软件陷阱可以放在4个不同的位置上。这些位置主要包括没有使用的中断向量区，没有使用的R om空间，表格的最后端以及指令串之间的断裂点。

（二）使用看门狗软件

系统在进入到运行状态之后就会按照其原有的模式快速的运行，但是如果系统出现失控的情况，那么就不能对定时器进行刷新，进而导致定时器溢出，从而中断生产的过程，这个过程定时器可以进入到错误的子系统当中，因为错误的子系统会对错误的情况进行处理，所以软件就可以进入到复位的阶段，这个过程必须要使用看门狗软件其实它主要存在的意义就是程序在进入到运行状态之后，很有可能会遇到死循环的情况，因为不能碰到软件陷阱，所以看门口软件的使用就能够很好的解决这一问题。特别是在单片机定时器T0中断时间大于主控程序的循环时间的情况下，定时器就会在主控程序运行的过程当中不断的进入到刷新操作的状态。

（三）使用冗余设计

冗余设计其实就是把一个数据同时放在储存空间当中的不同单元当中，如果是一个单元的参数被破坏，那么其他单元的数据也不会受到比较大的影响。如果监视器或者是定时器在系统运行的过程当中需要进行复位，那么整个系统就会进行综合性判断，判断是否可以继续进行监控的工作，一般情况下系统在储存区域的参数如果被破坏，那么就需要停止参数的监控，然后让整个系统重新启动，如果参数没有被破坏，那么就继续以原有的模式进行运行。为了使整个系统的抗干扰能力得到增强，可以对数据以及程序进行多元的勇于设计。

（四）使用数字滤波技术

使用数字滤波技术进行数据的采集工作，能够在一定程度上将存在的误差问题进行消除，而且效果是非常明显的，所以在进行系统运行的过程当中，数据的采集工作需要使用数学软件进行处理，常用的方法是算术平均值法中执法以及阶梯通滤波器法，这样的方法能够起到很好的滤调采样干扰效果。

（五）软件保护输出

在进行软件编制时，相关工作人员必须要花费大量的时间以及精力进行反复的采样，进行数据处理以及执行输出命令，然后将控制寄存器的内容输出出去，这样的流程可以确保输出控制的内容是正确的，当然单片机的输出控制工作是非常重要的一个内容，再进行输出口控制的过程当中，必须要对执行机构进行重点控制，常见的执行机构主要有电机继电器闸门等等，这些执行机构的工作环境是比较恶劣的，如果存在大量的干扰问题，那么就会对整个程序造成比较严重的影响，并导致整个执行机构出现误动作。

结束语

为了避免智能仪器表单片机在使用的过程当中出现一系列的干扰因素，在进行日常管理时，工作人员需要从严密的角度全面的防止干扰因素的出现，在进行软件抗干扰操作时，最主要的操作是进行程序自检以及。软件陷阱的设置同时还需要对软件输出进行保护，确保整个智能仪器仪表的单片机能够长期处于稳定运行的状态，当然不管是从软件的角度进行分析，还是从硬件的角度进行分析，都必须要确保抗干扰的设计科学及合理。

参考文献

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