第9章單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)

1、第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 第第9章章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 9.1 干擾源及其分類干擾源及其分類9.2 干擾對單片機系統(tǒng)的影響干擾對單片機系統(tǒng)的影響 9.3 硬件抗干擾技術(shù)硬件抗干擾技術(shù)9.4 軟件抗干擾技術(shù)軟件抗干擾技術(shù)9.5 數(shù)字濾波數(shù)字濾波第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 9.1 干擾源及其分類干擾源及其分類 一、一、 干擾的含義干擾的含義 所謂干擾, 一般是指有用信號以外的噪聲, 在信號輸入、 傳輸和輸出過程中出現(xiàn)的一些有害的電氣變化現(xiàn)象。這些變化迫使信號的傳輸值、 指示值或輸出值出現(xiàn)誤差, 出現(xiàn)假像。 干擾對電路的影響, 輕則降低信號的質(zhì)量, 影響系統(tǒng)的穩(wěn)

2、定性; 重則破壞電路的正常功能, 造成邏輯關(guān)系混亂, 控制失靈。 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 二、二、 干擾源的分類干擾源的分類 1. 從干擾的來源劃分從干擾的來源劃分 1) 內(nèi)部干擾 內(nèi)部干擾是應(yīng)用系統(tǒng)本身引起的各種干擾, 包括固定干擾和過渡干擾兩種。固定干擾是指信號間的相互串?dāng)_、長線傳輸阻抗失配時反射噪聲、負(fù)載突變噪聲以及饋電系統(tǒng)的浪涌噪聲等。過渡干擾是指電路在動態(tài)工作時引起的干擾。 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 2) 外部干擾 外部干擾是由系統(tǒng)外部竄入到系統(tǒng)內(nèi)部的各種干擾。包括某些自然現(xiàn)象（如閃電、 雷擊、地球或宇宙輻射等）引起的自然干擾和人為干擾（如電臺、車輛、家用電器、電器設(shè)備

3、等發(fā)出的電磁干擾, 以及電源的工頻干擾）。 一般來說, 自然干擾對系統(tǒng)影響不大, 而人為干擾則是外部干擾的關(guān)鍵。 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 圖 9.1 內(nèi)部和外部干擾示意圖 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 裝置開口或隙縫處進入的輻射干擾(輻射) 電網(wǎng)變化干擾(傳輸) 周圍環(huán)境用電干擾(輻射、 傳輸、 感應(yīng)) 傳輸線上的反射干擾(傳輸) 系統(tǒng)接地不妥引入的干擾(傳輸、 感應(yīng)) 外部線間串?dāng)_(傳輸、 感應(yīng)) 邏輯線路不妥造成的過渡干擾(傳輸) 線間串?dāng)_(感應(yīng)、 傳輸) 電源干擾(傳輸)10 強電器引入的接觸電弧和反電動勢干擾(輻射、 傳輸、 感應(yīng))11 內(nèi)部接地不妥引入的干擾(傳輸)12 漏

4、磁感應(yīng)(感應(yīng))13傳輸線反射干擾(傳輸)14 漏電干擾(傳輸) 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 2. 按干擾出現(xiàn)的規(guī)律劃分按干擾出現(xiàn)的規(guī)律劃分 固定干擾 2) 半固定干擾 3) 隨機干擾 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 3. 從干擾與輸入信號的關(guān)系劃分從干擾與輸入信號的關(guān)系劃分 串模干擾 2) 共模干擾 圖 9.2 串模干擾和共模干擾(a) 串模干擾；(b) 共模干擾 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 圖圖9.3 串模干擾與共模干擾波形串模干擾與共模干擾波形(a) 直流信號； (b) 串模干擾； (c) 共模干擾； (d) 串模干擾與共模干擾共同作用第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 表 9.1 常

5、見干擾的種類 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 9.2 干擾對單片機系統(tǒng)的影響干擾對單片機系統(tǒng)的影響 圖 9.4 干擾入侵單片機系統(tǒng)的途徑 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 13F4 A274 MOV C, 2EH.4 13F6 E544 MOV A, 44H 13F8 3402 ADDC A, 2 13FA 13 RRC A 13FB F544 MOV 44H, A 13FD 9274 MOV 2EH.4, C 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 如果干擾使程序計數(shù)器PC出錯, 在某時刻變?yōu)?3F5H, CPU將執(zhí)行如下程序片段, 掉進一個死循環(huán)而不能自拔: 13F5 74E5 MOV A, 0E5

6、H 13F7 4434 ORL A, 34H 13F9 02113F5 LJMP 13F5H 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 9.3 硬件抗干擾技術(shù)硬件抗干擾技術(shù) 9.3.1 串模干擾的抑制方法串模干擾的抑制方法 一、一、 光電隔離光電隔離 圖圖 9.5 二極管、三極管光電耦合器第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 1. 輸入輸出隔離輸入輸出隔離 1) 脈沖電路的應(yīng)用 門電路將不同電位的信號, 加到光電耦合器上, 構(gòu)成簡單的邏輯電路, 可方便地用于各種邏輯電路相連的輸入端, 能把信號送到輸出端, 而輸入端的噪聲不會送出。 2) 整形放大 在測量微弱電流時, 常常采用由光電耦合器構(gòu)成的整形放大器。若放

7、大器中使用機械換流器(或場效應(yīng)管)時, 響應(yīng)速度慢, 有尖峰干擾, 影響電路工作。采用光電耦合器就沒有這樣的問題, 尖峰噪聲可以去掉。 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 圖 9.6 可控硅感性負(fù)載開關(guān)電路第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 二、二、 硬件濾波電路硬件濾波電路 圖 9.7 四種濾波器的結(jié)構(gòu)圖 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 三、三、 過壓保護電路過壓保護電路 在輸入通道上采用一定的過壓保護電路, 以防引入高壓, 損壞系統(tǒng)電路。 過壓保護電路由限流電阻和穩(wěn)壓管組成, 穩(wěn)壓值以略高于最高傳送信號電壓為宜。對于微弱信號（0.2 V 以下）, 采用兩支反并聯(lián)的二極管, 也可起到過壓保護作用。

8、第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 四、四、 調(diào)制解調(diào)技術(shù)調(diào)制解調(diào)技術(shù) 有時, 有效信號的頻譜與干擾的頻譜相互交錯, 使用一般硬件濾波很難分離, 可采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)。先用已知頻率的信號對有效信號進行調(diào)制, 調(diào)制后的信號頻譜應(yīng)遠離干擾信號的頻譜區(qū)域。傳輸中各種干擾信號很容易被濾波器濾除, 被調(diào)制的有效信號經(jīng)解調(diào)器解調(diào)后,恢復(fù)原狀。有時, 不用硬件解調(diào), 運用軟件中的相關(guān)算法, 也可達到解調(diào)的目的。 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 五、五、 抗干擾穩(wěn)壓電源抗干擾穩(wěn)壓電源 (1) 應(yīng)用系統(tǒng)的供電線路和產(chǎn)生干擾的用電設(shè)備分開供電。 (2) 通過低通濾波器和隔離變壓器接入電網(wǎng), 如圖 9.8 所示。 (3)

9、 整流組件上并接濾波電容。濾波電容選用1 000 pF 0.01 F的瓷片電容, 接法參見圖 9.8。 (4) 采用高質(zhì)量的穩(wěn)壓電源。 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 圖 9.8 抗干擾穩(wěn)壓電源 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 六、六、 數(shù)字信號采用負(fù)邏輯傳輸數(shù)字信號采用負(fù)邏輯傳輸 干擾源作用于高阻線路上, 容易形成較大幅度的干擾信號, 而對低阻線路影響要小一些。在數(shù)字系統(tǒng)中, 輸出低電平時內(nèi)阻較小, 輸出高電平時內(nèi)阻較大。如果我們采用負(fù)邏輯傳輸, 就可以減少干擾引起的誤動作, 提高數(shù)字信號傳輸?shù)目煽啃浴?第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 9.3.2 共模干擾的抑制方法共模干擾的抑制方法 一、一

10、、 平衡對稱輸入平衡對稱輸入 在設(shè)計信號源時盡可能做到平衡和對稱,否則會產(chǎn)生附加的共模干擾。 二、二、 選用高質(zhì)量的差動放大器選用高質(zhì)量的差動放大器 要求差動放大器具有高增益、低噪聲、低漂移、寬頻帶等特點, 以便獲得足夠高的共模抑制比。 三、三、 良好的接地系統(tǒng)良好的接地系統(tǒng) 接地不良時將形成較明顯的共模干擾。如沒有條件進行良好接地, 不如將系統(tǒng)浮置起來, 再配合采用合適的屏蔽措施, 效果也不錯。 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 四、四、 系統(tǒng)接地點的正確連接系統(tǒng)接地點的正確連接 單片機應(yīng)用系統(tǒng)中存在的地線有: 數(shù)字地、 模擬地、 功率地、 信號地和屏蔽地。 1. 一點接地和多點接地的應(yīng)用原則

11、一點接地和多點接地的應(yīng)用原則 (1) 一般高頻電路應(yīng)就近多點接地, 低頻電路應(yīng)一點接地。在高頻電路中, 地線上具有電感, 因而增加了地線阻抗, 而且地線變成了天線, 向外輻射噪聲信號, 因此, 要多點就近接地。在低頻電路中, 接地電路若形成環(huán)路, 對系統(tǒng)影響很大, 因此應(yīng)一點接地。 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) (2) 交流地、功率地與信號地不能公用。 流過交流地和功率地的電流較大, 會造成數(shù)毫伏、甚至幾伏電壓, 這會嚴(yán)重地干擾低電平信號的電路, 因此信號地與交流地、功率地分開。 (3) 信號地與屏蔽地的連接不能形成死循環(huán)回路。 否則會感生出電壓, 形成干擾信號。 (4) 數(shù)字地與模擬地應(yīng)分

12、開, 最后單點相連。 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 2. 印制板的地線布置印制板的地線布置 圖 9.9 導(dǎo)線的長度寬度與 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 圖9.10 芯片的布置 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 五、五、 屏蔽屏蔽 用金屬外殼將整機或部分元器件包圍起來, 再將金屬外殼接地, 就能起到屏蔽的作用, 對于各種通過電磁感應(yīng)引起的干擾特別有效。 屏蔽外殼的接地點要與系統(tǒng)的信號參考點相接,而且只能單點接地, 所有具有同參考點的電路必須裝在同一屏蔽盒內(nèi)。如有引出線, 應(yīng)采用屏蔽線, 其屏蔽層應(yīng)和外殼在同一點接系統(tǒng)參考點。參考點不同的系統(tǒng)應(yīng)分別屏蔽, 不可共處一個屏蔽盒內(nèi)。 第9章 單片機系

13、統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 9.4 軟件抗干擾技術(shù)軟件抗干擾技術(shù) 9.4.1 數(shù)字量數(shù)字量I/O通道中的軟件抗干擾通道中的軟件抗干擾 一、一、 數(shù)字量輸入方法數(shù)字量輸入方法二、二、 數(shù)字量輸出方法數(shù)字量輸出方法 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 圖 9.11 開關(guān)量信號采樣流程 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 9.4.2 程序執(zhí)行過程中的軟件抗干擾程序執(zhí)行過程中的軟件抗干擾 一、一、 程序程序“跑飛跑飛”二、二、 指令冗余指令冗余 三、三、 軟件陷阱軟件陷阱 則下面三條指令即組成一個“軟件陷阱”: NOP NOP LJMP ERR 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) “軟件陷阱”一般安排在下列四種地方。 1.

14、未使用的中斷向量區(qū)未使用的中斷向量區(qū) MCS - 51 單片機的中斷向量區(qū)為 0003H002FH, 如果系統(tǒng)程序未使用完全部中斷向量區(qū), 則可在剩余的中斷向量區(qū)安排“軟件陷阱”, 以便能捕捉到錯誤的中斷。 如某系統(tǒng)使用了兩個外部中斷INT0、INT1和一個定時器溢出中斷T0, 它們的中斷服務(wù)子程序入口地址分別為FUINT0、 FUINT1和 FUT0, 即可按下面的方式來設(shè)置中斷向量區(qū): 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) ORG 0000H 0000H START: LJMP MAIN ; 引向主程序入口0003H LJMP FUINT0 ; INT0中斷服務(wù)程序入口006H NOP ; 冗余

15、指令007H NOP 008H LJMP ERR ; 陷阱0013H LJMP FUT0 ; T0中斷服務(wù)程序入口00EH NOP ; 冗余指令 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 00FH NOP ; 0010H LJMP ERR ; 陷阱0013H LJMP FUINT1 ; INT1中斷服務(wù)程序入口0016H NOP ; 冗余指令0017H NOP 0018H LJMP ERR ; 陷阱001BH LJMP ERR ; 未使用T1中斷, 設(shè)陷阱001EH NOP ; 冗余指令001FH NOP 0020H LJMP ERR ; 陷阱 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 0023H LJMP ER

16、R ; 未使用串口中斷, 設(shè)陷阱0026H NOP ; 冗余指令0027H NOP 0028H LJMP ERR ; 陷阱002BH LJMP ERR ; 未使用T2中斷, 設(shè)陷阱002EH NOP ; 冗余指令002FH NOP 0030H MAIN: ; 主程序 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 2. 未使用的大片未使用的大片EPROM空間空間 程序一般都不會占用EPROM芯片的全部空間, 對于剩余未編程的EPROM空間, 一般都維持原狀, 即其內(nèi)容為 0FFH。 0FFH對于MCS - 51 單片機的指令系統(tǒng)來說是一條單字節(jié)的指令: MOV R7, A。 如果程序“跑飛”到這一區(qū)域, 則將

17、順利向后執(zhí)行, 不再跳躍（除非又受到新的干擾）。因此在這段區(qū)域內(nèi)每隔一段地址設(shè)一個陷阱, 就一定能捕捉到“跑飛”的程序。 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 3. 表格表格 有兩種表格: 一類是數(shù)據(jù)表格, 供MOVC A, A+PC 指令或MOVC A, A+DPTR指令使用, 其內(nèi)容完全不是指令。另一類是散轉(zhuǎn)表格, 供JMP A+DPTR指令使用, 其內(nèi)容為一系列的 3 字節(jié)指令LJMP或 2 字節(jié)指令A(yù)JMP。 由于表格的內(nèi)容與檢索值有一一對應(yīng)的關(guān)系, 在表格中間安排陷阱會破壞其連續(xù)性和對應(yīng)關(guān)系, 因此只能在表格的最后安排陷阱。如果表格區(qū)較長, 則安排在最后的陷阱不能保證一定能捕捉“跑飛”來的

18、程序, 有可能在中途再次“跑飛”, 這時只好指望別處的陷阱或冗余指令來捕捉。 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 4. 程序區(qū)程序區(qū) 程序區(qū)是由一系列的指令構(gòu)成的, 不能在這些指令中間任意安排陷阱, 否則會破壞正常的程序流程。但是, 在這些指令中間常常有一些斷點, 正常的程序執(zhí)行到斷點處就不再往下執(zhí)行了, 這類指令有LJMP、 SJMP、 AJMP、 RET、 RETI, 這時PC的值應(yīng)發(fā)生正常跳變。 如果在這些地方設(shè)置陷阱就有可能捕捉到“跑飛”的程序。 例如, 對一個累加器A的內(nèi)容的正、負(fù)和零的情況進行三分支的程序, 軟件陷阱安排如下: 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) JNZ XYZ ; 零處理

19、 AJMP ABC ; 斷點NOPNOPLJMP ERR ; 陷阱XYZ: JB ACC.7, UVW ; 正處理 AJMP ABC ; 斷點 NOP NOP LJMP ERR ; 陷阱UVW: ; 負(fù)處理ABC: MOV A, R2 ; 取結(jié)果 RET ; 斷點 NOP NOP LJMP ERR ; 陷阱 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 四、四、 WATCHDOG 如果“跑飛”的程序落到一個臨時構(gòu)成的死循環(huán)中, 冗余指令和軟件陷阱都將無能為力, 這時可采取WATCHDOG（俗稱“看門狗”）措施。 WATCHDOG有如下特性: (1) 本身能獨立工作, 基本上不依賴于CPU。 CPU只在一個固

20、定的時間間隔內(nèi)與之打一次交道, 表明整個系統(tǒng)“目前尚屬正常”。 (2) 當(dāng)CPU落入死循環(huán)后, 能及時發(fā)現(xiàn)并使整個系統(tǒng)復(fù)位。 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 圖 9.12 硬件WATCHDOG電路 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 也可以用軟件程序來形成WATCHDOG。例如, 可以采用 8031 的定時器T0來形成WATCHDOG。將T0的溢出中斷設(shè)為高優(yōu)先級中斷, 其它中斷均設(shè)置為低優(yōu)先級中斷,若采用 6MHz的時鐘, 則可用以下程序使T0 定時約 10 ms來形成軟件WATCHDOG: MOV TMOD, 01H ; 置T0為定時器 SETB ET0 ; 允許T0中斷 SETB PT0 ;

21、 設(shè)置T0為高優(yōu)先級中斷 MOV TH0, 0E0H ; 定時約 10 ms SETB TR0 ; 啟動T0 SETB EA ; 開中斷 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 9.4.3 系統(tǒng)的恢復(fù)系統(tǒng)的恢復(fù) 一、一、 系統(tǒng)的復(fù)位系統(tǒng)的復(fù)位 如用軟件WATCHDOG使系統(tǒng)復(fù)位時, 程序出錯有可能發(fā)生在中斷子程序中, 中斷激活標(biāo)志已經(jīng)置位, 它將阻止同級的中斷響應(yīng), 由于軟件WATCHDOG是高級中斷, 它將阻止所有的中斷響應(yīng)。由此可見清除中斷激活標(biāo)志的重要性。 在所有的指令中, 只有RETI指令能清除中斷激活標(biāo)志。前面提到的出錯處理程序ERR主要是完成這一功能。 這部分程序如下: 第9章 單片機系統(tǒng)

22、的抗干擾技術(shù) ORG 3000H ERR: CLR EA ; 關(guān)中斷 MOV DPTR, ERR1 ; 準(zhǔn)備返回地址 PUSH DPL PUSH DPH RETI ; 清除高優(yōu)先級中斷激活標(biāo)志ERR1: MOV 66H, 0AAH ; 重建上電標(biāo)志 MOV 67H, 55H CLR A ; 準(zhǔn)備復(fù)位地址 PUSH ACC ; 壓入復(fù)位地址 PUSH ACC RETI ; 清除低級中斷激活標(biāo)志 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 圖 9.13 系統(tǒng)復(fù)位策略 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 二、二、 熱啟動的過程熱啟動的過程 在進行熱啟動時, 為使啟動過程能順利進行, 首先關(guān)中斷并重新設(shè)置堆棧。 即使

23、系統(tǒng)復(fù)位的第一條指令應(yīng)為關(guān)中斷指令。 因為熱啟動過程是由軟件復(fù)位（如軟件WATCHDOG等）引起的, 這時中斷系統(tǒng)未被關(guān)閉, 有些中斷請求允許正在排隊等待響應(yīng); 再者，在熱啟動過程中要執(zhí)行各種子程序, 而子程序的工作需要堆棧的配合, 在系統(tǒng)得到正確恢復(fù)之前堆棧指針的值是無法確定的, 所以在正式恢復(fù)之前要先設(shè)置好棧底，即第二條指令應(yīng)為重新設(shè)置棧底指令。然后,將所有的I/O設(shè)備都設(shè)置成安全狀態(tài), 封鎖I/O操作, 以免干擾造成的破壞進一步擴大。 接著, 根據(jù)系統(tǒng)中殘留的信息進行恢復(fù)工作。 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 圖 9.14 三中取二表決流程 三、三、 系統(tǒng)信息的恢復(fù)系統(tǒng)信息的恢復(fù) 第9章

24、 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 首先將要恢復(fù)的單字節(jié)信息及它的兩個備份信息分別存放到工作寄存器R2、R3 和R4 中, 再調(diào)用表決子程序。子程序出口時, 若F0=0, 表示表決成功, 即三個數(shù)據(jù)中有兩個是相同的; 若F0=1, 表示表決失敗, 即三個數(shù)據(jù)互不相同。表決結(jié)果存放在累加器A中, 程序如下: VOTE3: MOV A, R3 ; 第一數(shù)據(jù)與第二數(shù)據(jù)比較 XRL A, R3 ; JZ VOTE32 MOV A, R2 ; 第一數(shù)據(jù)與第三數(shù)據(jù)比較 XRL A, R4 JZ VOTE32 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) MOV A, R3 ; 第一數(shù)據(jù)與第三數(shù)據(jù)比較 XRL A, R4 ; JZ

25、 VOTE31 SETB F0 ; 失敗 RET VOTE31: MOV A, R3; 以第二數(shù)據(jù)為準(zhǔn) MOV R2, AVOTE32: CLR F0 ; 成功 MOV A, R2 ; 取結(jié)果 RET 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 對于雙字節(jié)數(shù)據(jù), 表決前將三份數(shù)據(jù)分別存入R2R3、 R4R5、 R6R7中, 表決成功后, 結(jié)果在R2R3中。 程序如下: VOTE2: MOV A , R2 ; 第一數(shù)據(jù)與第二數(shù)據(jù)比較 XRL A, R4 JNZ VOTE21 MOV A, R3 XRL A, R5 JZ VOTE25VOTE21: MOV A, R2 ; 第一數(shù)據(jù)與第三數(shù)據(jù)比較 XRL A,

26、 R6 JNZ VOTE22 MOV A, R3 XRL A, R7 JZ VOTE25 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) VOTE22: MOV A, R4; 第二數(shù)據(jù)與第三數(shù)據(jù)比較 XRL A, R6 JNZ VOTE23 MOV A, R5 XRL A, R7 JZ VOTE24VOTE23: SETB F0 ; 失敗 RET VOTE24: MOV A, R4; 以第二數(shù)據(jù)為準(zhǔn) MOV R2, A MOV A, R5 MOV R3, AVOTE25: CLR F0 ; 成功 RET 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 9.5 數(shù)數(shù) 字字 濾濾 波波 數(shù)字濾波有如下優(yōu)點: (1) 數(shù)字濾波是由

27、軟件程序?qū)崿F(xiàn)的, 不需要硬件, 因此不存在阻抗匹配的問題。 (2) 對于多路信號輸入通道, 可以共用一個軟件“濾波器”, 從而降低設(shè)備的硬件成本。 (3) 只要適當(dāng)改變?yōu)V波器程序或運算參數(shù), 就能方便地改變?yōu)V波特性, 這對于低頻脈沖干擾和隨機噪聲的克服特別有效。 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 一、一、 低通濾波低通濾波 若一階RC模擬低通濾波器的輸入電壓為X(t), 輸出為Y(t), 它們之間存在如下關(guān)系: )()()(tXtYdtTdYRC為了進行數(shù)字化, 必須應(yīng)用它們的采樣值, 即 )(),(tnXXtnYYnn如果采樣間隔t足夠小, 則式（ 9 - 1 ）的離散值近似為 )()() 1

28、()(tnXtnYttnYtnYRC第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 即 11nnnYtRCXYtRC令 ,1/1tRCa則式（9 - 3）可化為 (9-3)1)1 (nnnYaaXY若采樣間隔t足夠小, 則 , 濾波器的截止頻率為 RCtataRCfc221第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 圖 9.15 低通濾波器程序流程圖 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 為計算方便, a取一整數(shù), （1-a）用256-a來代替。 計算結(jié)果舍去最低字節(jié)即可, 設(shè)Yn-1存放在 30H（整數(shù)）和 31H（小數(shù)）兩單元中, Yn存放在 32H（整數(shù)）和 33H（小數(shù)）中。 程序如下: F1: MOV 30H, 32

29、H ; 更新Yn-1 MOV 31H, 33H ACALL INPUT ; 采樣Xn MOV B, 8 ; 計算aXn MUL AB MOV 32H , B ; 臨時存入Yn中 MOV 33H , A MOV B, 248 ; 計算（1-a）Yn-1 MOV A, 31H 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) MUL AB RLC A MOV A, B ADDC A, 33H ; 累加到Y(jié)n中 MOV 33H , A INC F11 INC 32HF11: MOV B, 248 MOV A, 30H MUL AB ADD A, 33H MOV 33H, A MOV A, B ADDC A, 32H

30、MOV 32, A RET 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 二、二、 限幅濾波限幅濾波 圖 9.16 限幅濾波程序流程圖 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) PUSH ACC ; 保護現(xiàn)場 PUSH PSW MOV A, 30H ; YnA CLR C SUBB A, 31H ; 求Yn-Yn-1-1 INC LP0 ; Yn-Yn-10嗎？ CPL A ; Yn Y？LP1 : MOV 32H, 30H ; 等于Y, 本次采樣值有效 SJMP LP3 LP2: JC LP1 ; 小于Y, 本次采樣值有效 MOV 32H, 31H ; 大于Y, Yn =Yn-1LP3: POP PSW POP ACC RET 第9章 單片機系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 三、三、 中值濾波中值濾波 中值濾波是對某一被測參數(shù)連續(xù)采樣n次（一般n取奇數(shù)）, 然后把n次采樣值按大小排列, 取中間值為本次采樣值, 中值濾波能有效地克服偶然因素引起的波動或采樣器不穩(wěn)定引起的誤碼等脈沖干擾。 設(shè)SAM