單片機系統中的抗干擾技術(shù)

（3）空間隔離

單片機控制回路與其他大功率回路之間能夠分開(kāi)放置的，盡量不要放置在同一空間中，如果二者必須在同一空間中的，要盡量加大二者的電氣距離，盡可能減小空間的電磁感應耦合和輻射耦合，或者將單片機控制電路放在由金屬網(wǎng)或金屬盒構成的屏蔽體內。 此外，還有其他一些輔助性抗干擾措施，如：晶振的外殼接地、中央處理器的電源端及各口線(xiàn)附近對地加去耦電容等。

3．2　軟件抗干擾方法

除了硬件抗干擾途徑外，采用相應的軟件抑制及補償措施，也可以起到有效的抗干擾作用。

（1）單片機各部分對干擾信號的反應

①中央處理器CPU

CPU屬于高速數字器件，易受干擾的有運算器、控制器和控制寄存器。當電磁干擾信號竄入時(shí)，CPU將錯誤地執行指令，引起誤動(dòng)作或者錯誤的結果；控制寄存器中的信息如果被噪聲修改，將導致初始化錯誤、尋址失敗乃至系統癱瘓。試驗表明，干擾信號大多數由總線(xiàn)導入CPU內；其中與外界聯(lián)系最頻繁、因而最容易受干擾的是程序指針PC，這種干擾往往引發(fā)致命錯誤，屬于重點(diǎn)防范和重點(diǎn)糾錯的對象。

②特殊功能寄存器SFR

SFR包括各種 I／O端口的寄存器、各種片內部件的工作方式寄存器，以及堆棧指針、數據指針等等，其特點(diǎn)是傳遞數據的速度高，能夠與CPU的運行密切配合。如果某個(gè) SFR被干擾信號改寫(xiě)，則意味著(zhù)運行的結果異常，輕者改變單片機內各部件的操作控制，重則導致整個(gè)系統的輸出紊亂，引發(fā)故障或安全事故。因此，對于與程序有關(guān)的內容必須提供及時(shí)有效的保護。

（2）軟件補償措施

對于已經(jīng)侵入微處理機的噪聲，必須采取能夠維持系統功能的對應措施，以免出現意外停機或意外啟動(dòng)，甚至引起意外事故。對CPU的誤動(dòng)作和各種存儲器內容的誤修改，在應用軟件中插入相應的程序模塊，進(jìn)行主動(dòng)補償是一種簡(jiǎn)便而可靠的方法。

①主動(dòng)初始化

這里的“初始化”泛指在各段程序中，對單片機及片外擴展器件的各種功能、端口或者方式、狀態(tài)等采取的永久性的或者臨時(shí)的設置。我們不僅要保證上電或復位后軟件能夠正確的實(shí)現各種級別的初始化，而且在程序中每次使用某種功能前，都要再一次對相應的控制寄存器設定動(dòng)作模式。實(shí)踐證明，這一措施可以大大提高系統對于入侵干擾的自恢復性能。

②重復執行

程序指令在執行的過(guò)程中或者保持之后，都有可能被噪聲修改，而導致控制失效乃至引發(fā)事故，為此應當盡量增加重要指令的執行次數以糾正干擾造成的錯誤。對于頻率較低的傳感器數據，建議在有效時(shí)間內多次采集并比較；對于控制外部設備的指令，則需要多次重復執行以確保有關(guān)信號的可靠性。為達此目的，可把重要的指令設計成定時(shí)掃描模塊，使其在整個(gè)程序的循環(huán)運行過(guò)程中反復執行。如此，即使干擾信號改寫(xiě)了指令內容，也能在受控設備的反應時(shí)間內自動(dòng)恢復正常。

③重要數據的保護和恢復

編寫(xiě)專(zhuān)門(mén)的數據保護子程序，是提高工控微機系統可靠性的有效途徑。在編寫(xiě)程序的過(guò)程中，對于由指令改變結果性質(zhì)的數據，可以考慮在每次改變后都盡可能地保護起來(lái)，以便在需要時(shí)能夠恢復正確值。若數據的保護量較大，建議擴展非易失性的SRAM作為片外數據存儲器，這種新型芯片具有很高的抗干擾性能，其缺點(diǎn)是目前的價(jià)位較高。

（3）片內WDT控制

“看門(mén)狗”（WDT）已經(jīng)成為工控微機必不可少的成員之一，他可以防止程序“跑飛”或者出現“死循環(huán)”。有的單片機如PIC系列單片機片內就帶有 WDT監視定時(shí)器，通過(guò)軟件，定時(shí)清WDT監視定時(shí)器的值，當出現“死循環(huán)”或程序“跑飛”現象時(shí)，WDT監視定時(shí)器內的值計滿(mǎn)溢出，從而強迫程序復位，從頭開(kāi)始。不帶片內WDT監視定時(shí)器的單片機，也可以利用微處理機內部閑置的定時(shí)／計數器，配合以適當的程序就可以方便地構成WDT。

參考文獻
［1］　何立民．單片機應用系統抗干擾技術(shù)［M］．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000．
［2］　楊華舒，褚福濤．單片計算機系統抗干擾的軟件途徑［J］．電子技術(shù)應用,2001(3):20-22.