智能仪器仪表中单片机的抗干扰策略

智能仪器仪表中单片机的抗干扰策略

李波1翟修军2

身份证号：500234198809121130 身份证号：370304197012096036

摘要：当前，随着信息技术的飞速发展，单片机的使用越来越广泛，深入到我们的日常生活之中。利用微处理器，既可以保证人们的正常生产和生活，又可以保证机械的正常运转，从而提高生活水平。由于智能化的仪器与一般的仪器有着较大的区别，因此，在实际应用中要注重其总体的抗干扰性，以保证测量结果的可靠性和准确性。针对这种情况，本文着重介绍了常用的智能仪器仪表及其作用，并结合单片机在智能仪器仪表中的使用特征，讨论了其在智能仪器中的抗干扰方法。

关键词：智能仪器仪表；单片机；抗干扰策略

目前，在各种仪器和仪表中，单片机的应用越来越多，它不但大大提高了系统的性能，而且还减少了它的制造费用。因此，如果单片机系统没有抗干扰的功能或者说缺少了抗干扰功能，在遇到干扰源的时候，就会让单片机的工作无法正常进行，这对仪器设备的性能也会产生很大的影响。为增强单片机的抗干扰性能，尽可能地降低由于工作过程中产生的一些不利影响，提升其本身的品质，必须尽可能地采用与硬件相结合的抗干扰方法，从而增强其本身的抗干扰能力。

1、常见的智能仪器仪表及功能

1.1常见的智能仪器仪表

（1）智能毫伏表。和普通的毫伏计相比，它最大的区别就是它采用了一种微型的微处理器，可以检测高频的正弦交流电压，并可以实现自动诊断故障，自动转换单位，自动切换量程，超载自动报警等多种功能，尤其是它的结构比较紧凑，重量比较轻，具有很高的实用价值。由于使用了微控制器，所以智能毫伏表可以从根本上达到存储输出等功能。

（2）智能万用表。它的测试准确度很高，可以将误差降到最低。该电路采用了双梯度集成电路，使电路的抗干扰性得到了很好的提高。

（3）逻辑分析器。其主要功能是对一些不能预见的故障进行分析和处理，而这些故障大多发生在较复杂的线路上。通过对 MCU的逻辑分析器进行采集，可以在最短的时间内，将每一种信号都进行记录，从而达到存储的效能，与装置的状况相关联，找到问题所在，并根据这些数据进行分析，在最短的时间内，找到问题的答案。

1.2智能仪器仪表功能

智能仪器仪表是智能化的第一要素，它的柔性通过强有力的输出形式得到了充分的体现。该系统还可以与多种装置如印刷、录像等相连，使得多种形式的输出能够顺畅地完成。智能设备具备测量能力，既可以有效地控制、测量、处理操作，又可以实现对资料的智能处理，并对其进行智能储存。智能化的仪器也能够对各种复杂的信号进行处理，使其更加完善，并能够实现对故障的自动诊断和探测，这样就能够将测试的误差降到最低，并且能够提升测试的准确性。另外，该系统还可以定时测量信号，确保多种参量的测量精度。

2、单片机在智能仪器仪表中的应用特点

2.1单片机在智能仪器仪表中的应用

（1）数据计算能力强

一个完备的计算机体系，能够进行精确和高速的计算，并将其用于智能化的仪器和仪表中。通常，智能仪器的运算和完成一个工作循环不会多于0.6秒，有的时候会更快，仅需要0.1秒，但是如果涉及诸如函数计算之类的高难度、复杂程度高的运算，就需要更高的性能。所以，在确保运算精度的前提下，微控制器的抗干扰起着至关重要的作用。

（2）控制功能强大

在电脑系统中，单片机是最关键的一环，它应用到了智能仪器和仪表之中，因为它具有强大的控制功能，所以可以精确地监测各种参数，防止设备出现故障。用于测试的微型计算机，将许多的数字线路和开关都进行了简化，并通过使用二进制的方法，成功地实现了一个由起始控制比特和一个完整的探测比特。与此同时，由于 MCU的使用范围不断扩大，它的类型也越来越多，比如MCS-51系列的 MCU，它除了拥有原来的功能（布尔处理）之外，还可以进行命令的输入和输出，从而使它更多地被用于智能仪器和仪表。

2.2 I/O功能强大

由于智能仪器的内部结构比较复杂，它是以各种不同的元件组成的，而在单片机微型计算机中的界面芯片可以保证它的各个功能元件在长时间的平稳工作，并且可以顺畅地协同工作。由于单片处理能力很强，因此将智能仪器的装置简单地加以简化，从而减少了生产装置的费用。为了使其具有较高的输入输出能力，必须对其进行有效的抗干扰处理。

3、智能仪器仪表中单片机的抗干扰策略

3.1硬件抗干扰措施

单片机在智能仪器仪表中受到最大干扰来自电源。在各种干扰中，由微控制器引起的故障占90%以上。对于电源干扰的去除，以往大多采用了采用低通电源滤波器、加交流稳压器，或者通过使用绝缘变压器等方式使用不间断电源（UPS），但都只是取得了一些成效，无法彻底解决干扰问题。

（1）监视定时器

监视定时器大部分用于执行程序，通常被称为“看门狗”，近年来被越来越多的人采用。利用这种线路，能在极快的速度下将脱离飞行状态或停止工作的微处理器，从而使它能够重新回到正常的工作状态。另外，一些系列的微处理器，例如8098，也是专用的，它是一种特殊的装置，在工作的时候，只要打开它，就能在电脑发生

异位的时候，将它的 RESET管脚拖到低位，让它尽快回到原来的位置。对于现在比较常用的8031和8032 （MCS-51系列）来说，因为它没有在里面应用监控计时器，所以需要通过外面的“看门狗”电路来实现。而且，要使程式在发生失控、“跑飞”之后能很快复原，就可以采用软体的抗扰性措施。

（2）光电隔离

在智能仪器仪表中，有一条用于输出和输入的通道，在与微处理器系统的连接上，需要用光电技术将其分离开来，这样就能够有效地防止干扰。同时，它还可以将微控制器与外部环境隔绝开来，保证了所产生的电流不会对整个系统造成影响，从而增强了 MCU的抗干扰性能。至于数码讯号，其电绝缘比较容易，只需采用光电耦合器。在模拟信号方面，它需要解耦的复杂度很高，差分放大器，隔离放大器， V/F变换的光电隔离电路等都有很高的使用，在使用时要根据实际情况来决定。

3.2软件相关抗干扰措施

从硬件的抗干扰方面来看，软件相关抗干可以增强微处理器的抗噪声能力，但是它的功能仍然受到限制，因此，在微处理器的软件体系方面，应该给予足够的重视。

（1）设置自检程序

首先要做的就是保护好自己的安全措施，当系统启动之后，它可以通过软件的方式，来体现出它的硬件和工作状态，根据对系统状态的信息，可以对硬件中所存在的问题和问题进行分析，并且还可以让工程师在最短的时间内进行解决。在运行时，能够不断地对该软件进行实时的动态检测，从而发现该软件的硬件有无任何不正常的地方。通过这种方法，可以在最短的时间内找到并解决问题。另外，及时发现问题也有助于问题进行归纳和发现，并将问题记录下来。

（2）软件保护输出

软件保护的输出是指用软件来避免硬件受到干扰的情况，比如频繁发生的电力干扰，对在打开和打开电源时可能造成的干扰情况进行采集，设定适当的程序来消除这些影响，将该系统带回正常的状态。这样，即使微处理器本身被扰动，导致了控制寄存器中的内容发生了变化，但是，因为在该命令中存在着反复执行的问题，因此，能够及时地提醒并变更错误的输出状态，从而保持在一个合适的输出状态。这种软件防护方式可以在明显地减少失效率的情况下，减少了复杂的过程。但是，它必须由专门的工作人员来进行，它能够提高系统的稳定性，确保它能够在不妨碍硬件工作的情况下，对其进行特殊的工作，具有很大的实用价值。

结束语：

综上所述，在智能仪器仪表中，对于具有较高抗干扰性的单片机系统，其硬件和软件两个方面都是非常重要的。硬件能够探测各种干扰信号，并起到隔离过滤的作用，软件能够在最短的时间内解决某些强干扰造成的不利影响，从而让智能仪器仪表更加安全可靠。

参考文献

[1]戴蓉,刘祖林.智能仪器仪表中单片机的抗干扰措施[J].仪表技术与传感器,2020(12):212-214.

[2]王长龙,李戍.智能仪器仪表中单片机的抗干扰措施[J].中国仪器仪表,2021(05):115-117.

[3]丁丽华,周旋.浅谈智能仪器仪表中单片机的抗干扰措施[J].风景名胜,2021(03):208-211.

[4]复奇 王.智能仪器仪表中单片机的抗干扰措施解析[J].智能城市应用,2020(04):241-243.