单片机原理及应用 第14章MCS-51的抗干扰的设计.pdf

第14章 MCS-51应用系统的抗干扰设计 主要内容 干扰的来源 供电系统的干扰及其抑制措施 过程通道干扰的抑制措施 空间干扰及抗干扰措施 印刷线路板的抗干扰设计 软件抗干扰措施 监督定时器的作用 2 抗干扰设计的重要性 干扰是无处不在的，尤其在工业现场更为 严重。 系统的抗干扰性能的好坏是影响其工作可 靠性的重要因素。 这部分以介绍为主，属于提高阶段的学习 内容，可以为大家将来的系统设计提供借 鉴。 3 14.1 干扰的来源 影响单片机测控系统正常工作的信号称为噪声，又 称干扰。 干扰会影响指令的正常执行，造成控制事故或控制 失灵。 在测量通道中产生了干扰，就会使测量产生误差， 电压的冲击有可能使系统遭到致命的破坏。 4 干扰一般都是以脉冲 的形式进入系统的， 进入单片机系统的渠 道主要有三条： 5 (1)空间干扰 周围的电气设备如发射机、中频炉、可控硅逆变电源等发 出的电干扰和磁干扰；广播电台或通讯发射台发出的电磁 波；空中雷电，甚至地磁场的变化也会引起干扰。会使单 片机系统不能正常工作。 (2)供电系统干扰 大功率设备，大感性负载设备的启停使电网电压大幅度涨 落（浪涌），欠压或过压常常达到额定电压的15% 以上。 长达几分钟、几小时、甚至几天。 大功率开关的通断，电机的启停，电焊等原因，电网上常 出现几百伏，甚至几千伏的尖脉冲干扰。 6 (3)过程通道干扰 开关量/模拟量输入输出在单片机系统中是必不可 少的。 输入输出的信号线多，长度长，不可避免地将干扰 引入单片机系统。 当大的电气设备漏电，接地系统不完善，或者测量 部件绝缘不好，会使通道中直接串入干扰信号； 各通道的线路如果同出一根电缆中或绑扎在一起， 各路间会通过电磁感应而产生瞬间的干扰，尤其是 0～15V的信号与交流220V的电源线同套在一根长达 几百米的管中其干扰更为严重。这种彼此感应产生 的干扰其表现形式仍然是通道中形成干扰电压。 7 过程通道中的干扰轻者会使测量的信号发生误差， 重者会使有用的信号完全淹没。有时这种通过感应 产生的干扰电压会达到几十伏以上，使单片机系统 无法工作。 **三种干扰中以来自供电系统的干扰最为严重，其 次为来自过程通道的干扰。对于来自空间的辐射干 扰，需加适当的屏蔽及接地来解决。 8 14.2 供电系统干扰及其抗干扰措施 单片机系统中最重要、危害最严重的干扰源是电 源。在某些大功率耗电设备的电网中，经对电源 检测发现，在50周正弦波上叠加有很多1000多伏 的尖峰电压。 14.2.1 电源噪声来源、种类及危害 （1）过压、欠压、停电：1s; （2）浪涌、下陷：1st10ms; （3）尖峰电压：t为µs量级； （4）射频干扰：t为ns量级； 过压、欠压、停电的危害是显而易见的。 解决的办法是使用各种稳压器、电源调节器，对 付暂短时间的停电则配置不间断电源（UPS）。