單片機控制系統(tǒng)抗干擾設(shè)計

1、單片機控制系統(tǒng)抗干擾設(shè)計在這里簡單介紹一下單片機控制系統(tǒng)， 一般來講單片機系統(tǒng)擁有計算機技術(shù)、 通信技術(shù)和自動化控制技術(shù)的優(yōu)點，可以是實現(xiàn)對事物的自動化控制，其具有很多的優(yōu)點：（ 1 ）該系統(tǒng)利于人工操作，簡單方便；（ 2 ）單片機系統(tǒng)可以為很多領(lǐng)域提供方便的控制系統(tǒng)，例如在我國的礦產(chǎn)行業(yè)、電力發(fā)電行業(yè)以及交通運輸行業(yè)等工業(yè)領(lǐng)域中都得到了廣泛使用。但是，在這些工業(yè)領(lǐng)域中其工作環(huán)境往往比較惡劣，工作條件比較復(fù)雜，這就會很大程度上使得單片機很受到電磁設(shè)備啟停等的影響， 致使接收信號不清晰， 最終導(dǎo)致在對相關(guān)的數(shù)據(jù)進行測量時出現(xiàn)偏差甚至錯誤，影響工作的效率，此外，還可能會出現(xiàn)更為嚴重的情況，破壞單片

2、機的軟件、硬件，使機器完全不能工作。因此，對單片機控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計需要進一步研究，找出干擾源，根據(jù)干擾源，制定相應(yīng)的應(yīng)對策略來增強其抗干擾能力，能夠有效地降低外界環(huán)境對系統(tǒng)的影響，進而保證單片機控制系統(tǒng)正常運行。1 單片機控制系統(tǒng)的主要干擾源1.1 單片機控制系統(tǒng)的內(nèi)部干擾源在單片機控制系統(tǒng)中往往會因為其本身的特點而對其控制效果造成影響， 通常來講單片機控制系統(tǒng)的內(nèi)部干擾源可以分為下面兩個部分：如散粒噪聲、熱噪聲等。散粒噪聲的形成原理：晶體管區(qū)域里的載流子出現(xiàn)不規(guī)律的擴散， 擴散出來的載流子在遇到電子空穴后兩者之間進行反應(yīng)。 該種噪聲大多數(shù)存在于半導(dǎo)體原件自身內(nèi)部；熱噪聲的形成原理：在未與

3、電源連通的情形下，半導(dǎo)體的兩端可能存在一個電壓值較小的電壓， 該電壓就會導(dǎo)致半導(dǎo)體內(nèi)部的電子發(fā)生熱運動， 而電子在運動過程中就會形成噪音電壓。1.2 現(xiàn)場環(huán)境的干擾源電磁是單片機控制系統(tǒng)的現(xiàn)場環(huán)境干擾源， 該干擾源通常情況下憑借場傳播進入測控系統(tǒng)， 通過電場或磁場兩種方式對系統(tǒng)進行干擾。一般情況下，電磁干擾可以分為兩種，一種是傳導(dǎo)，另外一種是輻射。傳導(dǎo)干擾的傳播介質(zhì)主要有金屬、電容等；輻射干擾主要是從輻射源向外界傳播，并且其在傳播過程中的形式擁有很多種。2 單片機控制系統(tǒng)抗干擾設(shè)計策略2.1 利用軟件防止干擾2.1.1 使用濾波算法一般來講， 在軟件層面進行的濾波算法很多， 我們比較常見的為比

4、較舍取法、 中值法、 算術(shù)平均值法。這些算法雖然具體對數(shù)據(jù)的處理方式不一樣，但其最終的目的還是讓排除數(shù)據(jù)的波動和外界的影響。其中算術(shù)平均法的原理為： 根據(jù)所需要檢測的信號的特性， 在對單片機控制系統(tǒng)不會造成任何影響的情況下，通過對多組所測的數(shù)據(jù)信息進行篩選，舍去最小值與最大值，最終計算得出平均值，這樣能夠有效地增加了采集數(shù)據(jù)的真實性和有效性， 從而提升系統(tǒng)的可靠性。 通常情況下都可以利用軟件濾波算法來排除外界干擾信號對數(shù)據(jù)帶來的影響，進而保證數(shù)據(jù)的有效性和控制效果的高效性。2.1.2 指令冗余技術(shù)如果在單片機控制系統(tǒng)正常運行的時候收到外界的干擾， 此時單片機的一些寄存器中的值可能發(fā)生變化，而此

5、時如果提取變化以后的操作碼，勢必會對整個系統(tǒng)的性能造成影響，嚴重時還可能導(dǎo)致程序跑飛和系統(tǒng)奔潰。為此，就需要在編程過程中采用一定的技術(shù)來防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，通?？梢栽陔p字節(jié)程序和三字節(jié)程序之間增加幾組單字節(jié)程序指令，或者是需要對該程序進行重新編寫。2.2 硬件抗干擾的設(shè)計2.2.1 抑制電源干擾最為重要的是選取設(shè)備，一定要選取質(zhì)量優(yōu)質(zhì)的電源設(shè)備，還需要對以下3 種線路實施配線：電源線、控制線和動力線；其次，在架設(shè)電源線時要確保平行；再次，對電源變壓器的輸出與輸入兩線一定要采用雙絞線；最后，選取濾波器減小設(shè)備干擾傳導(dǎo)。2.2.2 優(yōu)化布線結(jié)構(gòu)在進行布線結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，一定要區(qū)分電流的強弱，在這里特

6、別要強調(diào)的是交流電，在進行結(jié)構(gòu)布線時，必須使用分槽走線的形式，直流線和交流線不能夠捆在一起，一定要確保這兩種線分開布置。此外，在進行電路板的設(shè)計過程中，PCB板上的模擬地的信號線和數(shù)字地的信號線分離且分別接地，同時還要使可以對 PCB板進行覆銅，這樣既可以提高電路板的硬度，還可以在一定程度上防止各信號之間的干擾。2.3 正確選擇接地點在單片機控制系統(tǒng)中接地點的選擇是至關(guān)重要的，其不僅對單片機控制系統(tǒng)的安全性能有所影響，而且正確的接地點還能夠降低干擾源的干擾。在對單片機控制系統(tǒng)采取抗干擾設(shè)計時，通常情況下有下面幾種方式，具體如表1所示。|單片機控制系笳F擾設(shè)計按地形式種類含義一電源地口電源的地信

7、號地輸入皚信號元件的地交流地交流供電電源的N線府蔽地設(shè)置金屬統(tǒng)網(wǎng)戢外殼來放置磁場，招銅導(dǎo)線接入地下保護堆把段酢內(nèi)獨立器件的外殼或是機器設(shè)舲的外殼接地表1 :單片機控制系統(tǒng)抗干擾設(shè)計的幾種接地形式要使電源輸出端和輸入端的其他附帶的干擾得到減小，就需要在單片機控制系統(tǒng)的接地設(shè)計過程中采取正確的方式，從而保證質(zhì)量。一般情況下，接地的方式與頻率關(guān)系十分密切，當頻率低于1兆赫茲時，所使用的接地方式是單點接地；當頻率高于10兆赫茲時，所采用的接地方式是多點接地； 當頻率處于1兆赫茲和10兆赫茲之間時，可將單片機控制系統(tǒng)進行單點接地。2.4 外圍擴展存儲器系統(tǒng)抗干擾處理方法在單片機控制系統(tǒng)中，其裝配的程序和

8、數(shù)據(jù)兩種存儲器的芯片的電流較大，而且在工作時頻率相對較 高，在進行設(shè)計時，一定要特別關(guān)注外界電磁的干擾。而通常印制板電路中的抗干擾設(shè)計是設(shè)計工作中的重中之重，能夠使用的方法具體如下：（ 1 ）在確保正常工作的情況下，將數(shù)據(jù)線、地址線、控制線控制在最短，從而達到降低與地產(chǎn)生的電容的目的。這里需要強調(diào)的是，控制各條地址線的長度，在布線過程中方式要保持一致，從而盡可能保證每條線的阻抗大小基本相同，同時保證地址信號在傳輸?shù)浇K端時的變化較小。（ 2 ）系統(tǒng)在進行工作時，具有很大的負載電流，所以，需要適量增加電源線以及地線粗度，保證電 流可以順利流通。（ 3 ）在數(shù)據(jù)總線的開始端和結(jié)束端可以適當?shù)丶由弦恍┳?/p>