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单片机在嵌入式系统应用中抗干扰探究 　　摘要:抗干扰性能是单片机在嵌入式系统应用中,判断系统可靠性的重要指标,因此,抗干扰设计也是单片机系统研制中非常重要的一个环节。本文根据笔者多年与单片机系统打交道的经验和工作体会,关于单片机系统常见的干扰源做了简要的分析,然后相对应地提出了一些抗干扰措施。 　　关键词:单片机;嵌入式系统;干扰源;抗干扰措施 　　中图分类号:TP368.1 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 12-0218-01 　　一、前言 　　近些年,单片机系统已经渐渐地成为了工业测控系统领域中的重要部分,并且在这些领域得到了广泛地应用。所以,单片机应用系统的抗干扰设计十分重要,它的抗干扰性能的高低决定系统在复杂恶劣环境下的工作状况,从而决定它的使用价值。尤其是对于一些实时控制的远距离系统,有些现场环境条件比较差,干扰因素较多,系统不可避免地会受到来自其他电磁设备的干扰。因此,常规的抗干扰设计很难保证系统正常运行。下面就常见的干扰源和抗干扰措施做简要的阐述。 　　二、常见的单片机嵌入式系统的干扰源 　　(一)电源干扰 　　单片机嵌入式系统在运行时受到的很多干扰都来自电源,电源的通断、短时间的短路、电网串进来的干扰脉冲等造成单片机运行错误动作占各种干扰的90%之上。另外,“尖峰干峰干扰”在系统的运行中有很大的危害性,它常常是由于生产负荷的改变而产生的。重型交直流电机、可控硅、电梯、电焊机、继电器、电烙铁和一些大电流用电设备都会产生“尖峰干峰干扰”。这些大型用电设备的电源通断会致使工业电网电压出现几百伏、甚至几千伏的尖峰脉冲,因此,电源干扰对单片机嵌入式系统的运行构成很大的危害。 　　(二)空间的磁场干扰 　　在单片机嵌入式系统的周边存在着很多的电磁波,这些电磁波辐射到控制系统中后会对控制系统造成影响,这样的干扰就是空间磁场干扰。系统周围的开关、电焊机、发射天线、电气设备等都会发出电磁波,而且这些电磁波很容易窜入控制系统内部,干扰嵌入式系统的正常运行。在这样存在各种电磁干扰的电磁场中,测控系统的各部件之间会产生感应电势差,终而形成对系统的干扰。 　　(三)传输???道干扰 　　信息在传输过程中受到的干扰称为传输通道干扰。系统的外部设备和输入、输出部件振荡电路、变压器、驱动器等都会对系统产生干扰。如果系统在运行过程中出现了电气设备漏电、传感器测量部件绝缘部分受损、接地系统有欠缺等状况,这时就会在传输通道中串入较高的共模电压或者差模电压。如果各个通道的传输线处在同一条电缆线中,这时就会通过电缆周围分布的电感或者分布的电容相互干扰。 　　三、抗干扰措施 　　(一)抗电源干扰措施 　　1.利用压敏电阻抑制尖峰、浪涌。当压敏电阻两端的电压超过它正常的限定值的时候,通过压敏电阻的电流就会突然增大,形成暂时性的短路现象,考虑到压敏电阻的这个特性,我们可以利用它吸收瞬间的尖峰、浪涌电压。将压敏电阻并联在电源变压器的初、次级之上,压敏电阻的加入会使电源干扰对单片机程序构成失控的可能性降低。 　　2.滤波器阻碍高频电阻。在市电中,存在很多高次数的谐波,它们很容易通过电源进入单片机系统,另外一些通过射频发射的电磁波也会有电源线感应进入单片机嵌入式系统,终而对系统构成干扰。所以,通过在电源电路中加入低通滤波电路让50Hz的市电基波通过,从而抑制了高频信号的干扰。另外,在电源变压器的初次级之间使用屏蔽层隔离,减少周边环境分布的电容,提高抗共模干扰的能力。 　　3.电源变压器采用双隔离方式。这个具体是说将电源变压器的初次级线圈的屏蔽层和初级线圈的中心和大地相连接,将次级外屏蔽层与抑制板地相接,这样的做法是为了减少高低频脉冲的干扰。 　　(二)空间磁场抗干扰措施 　　屏蔽和接地是抵抗空间磁场干扰的主要方法,但是要做好屏蔽和正确的接地需要注意以下几点:首先,建议使用带有屏蔽的信号线,并且将屏蔽层独自接地,千万不要将导线的屏蔽层作为信号线或者公用线去使用,这样做可以在一定程度上减少电磁场的干扰。然后,在将感应体接地时,要注意操作事项,不要将其接成接地环路,这也是消除静电干扰最有效最简单的办法,最后,在进行强电流负载电路和计算机弱电流电路接地时,要将二者的接地点分开,并且,应该使用粗铜线将地线接到箱底地线上。 　　(三)输入输出抗干扰措施 　　为了有效地阻止干扰进入主机系统,可以在输入输出信号上加上电耦合器进行隔离,这样做可以讲主机部和前向、后向通道和其他部分之间的电路关系切断。单片机实时系统信号的长线传输时,注意使用双绞线,这样可以提高系统的抗噪声能力,与此同时,要对传输路线匹配阻抗,在传输线的始端串联电阻,末端并联电阻,从而实现正常有效的匹配,这样才能够有效地提高系统的抗干扰能力。 　　(四)采用看门狗技术 　　使用看门狗就是