綜述單片機控制系統的抗干擾設計
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3.5屏蔽技術(shù)
屏蔽措施可以防止電子設備向外輻射干擾電磁波，也可以削弱電磁干擾源對電子設備的干擾。對于噪聲源較大的開(kāi)關(guān)電源，可采用雙重屏蔽，即開(kāi)關(guān)電源內部把高頻變壓器和扼流圈進(jìn)行屏蔽，然后對整個(gè)開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行屏蔽保護。
3.6去耦電路
數字信號電平轉換在轉換過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生很大的沖擊電流，并在傳輸線(xiàn)和供應電源內阻上產(chǎn)生較大壓降，形成嚴重干擾。為抑制此干擾，在電源電路、數字電路和信號處理電路中適當配置去耦電容，即形成去耦電路，這樣可旁路集成電路產(chǎn)生的干擾。去耦電容計算可按以下方法計算：
C≥Δi/(Δv/Δt)
其中Δi、Δv為電流、電壓的變化量，Δt為變化的時(shí)間。
3.7印刷電路板的設計
3.7.1組件的布局
在電路板上元器件按功能集中布置，各功能模塊的組件分開(kāi)布局且不同模塊分別與對應的電源、地線(xiàn)相連，最后集中一點(diǎn)接地。
（1）單片機和外圍擴展電路布置在一起以縮短他們之間資料和地址總線(xiàn)長(cháng)度，這樣能獲得較好抗干擾效果。
（2）布置邏輯電路時(shí)，原則上應在出線(xiàn)端子放置高速器件，稍遠處放置低速器件和內存，這樣布置可降低公共阻抗耦合和輻射耦合。
（3）降噪電容應靠近各個(gè)IC組件。
（4）為了降低外部線(xiàn)路引進(jìn)的干擾，光電耦合器、隔離變壓器和濾波器通常放在靠近出線(xiàn)端子的地方。
3.7.2電路板布線(xiàn)
（1）電源線(xiàn)、地線(xiàn)盡可能粗一點(diǎn)，且電流流向與信號流向一致。
（2）晶振電路應盡量靠近單片機，石英晶體振蕩器外殼接地，時(shí)鐘振蕩電路、特殊高
速電路用地線(xiàn)圈起來(lái)。
（3）電路板銅模線(xiàn)盡量使用45°折線(xiàn)而不用90°折線(xiàn)。
（4）避免相鄰信號線(xiàn)的線(xiàn)間干擾和減少信號在傳輸導線(xiàn)上的延遲。
（5）模擬信號避開(kāi)高頻、大電流器件，重要的模擬信號線(xiàn)采用地線(xiàn)包圍的辦法以減少電磁耦合。
38選擇性能良好的組件
測控系統所處的環(huán)境往往有嚴重的干擾，因此選用性能很好的產(chǎn)品，特別是單片機晶振、RAM等，最好選用一級品，這樣可提高系統的抗干擾性；為了提高噪聲容限可選用CMOS器件；為了抑制共模干擾可選用測量放大器。
3.9提高輸出信號電壓或電流
如果輸入輸出連接線(xiàn)路較長(cháng)，最好提高傳送電壓或電流，以減少信號的衰減或干擾引起的信號失真。較簡(jiǎn)單的方法是在傳送端加一個(gè)1488，接收端加一個(gè)1489。
4單片機軟件的抗干擾設計
盡管采取了硬件抗干擾措施，但由于干擾信號產(chǎn)生的原因很復雜，且有很大的隨機性，因此在采取硬件抗干擾措施的基礎上，采取軟件抗干擾措施加以補充。常見(jiàn)的軟件抗干擾技術(shù)有：數字濾波、指令冗余和“看門(mén)狗”技術(shù)、系統運行狀態(tài)監視和提高開(kāi)關(guān)量輸入、輸出干擾。
系統常見(jiàn)的出錯現象：死機、被控對象誤操作和定時(shí)不準，他們主要由于內部程序指針錯亂使程序進(jìn)入“死循環(huán)”和RAM資料被沖亂或改變導致的。
4.1數字濾波
當干擾疊加輸入信道的模擬信號時(shí)，使數據采集誤差加大。特別當輸入信道模擬信號較弱時(shí)，此現象更加嚴重。為了消除數據采集的誤差，常用算術(shù)平均法、比較取舍法、一階滯后濾波法和中值法，可根據信號和干擾的規律，采用最優(yōu)的設計方法。輸入模擬信號處理如圖2所示，通過(guò)數字濾波器可濾掉大部分由于輸入信號干擾而引起的輸出控制錯誤。
4.2指令冗余和“看門(mén)狗”技術(shù)
單片機受強干擾會(huì )造成程序計數器PC值改變和破壞程序正常運行。針對這一問(wèn)題可在關(guān)鍵地方插入一些單字節指令NOP或有效的單字節指令并用引導指令LJMP MAIN 將捕獲的“亂飛”程序引向復位入口地址，從而避免程序“亂飛”?？墒怯幸恍皝y飛”程序會(huì )導致死循環(huán)，通常采用軟、硬件“看門(mén)狗”技術(shù)，“看門(mén)狗”技術(shù)就是不斷監視程序運行時(shí)間，當程序運行出現故障時(shí)，計數器溢出，系統復位并重新運行系統程序。
4.3提高RAM資料可靠性
電源開(kāi)啟和斷電及CPU受到干擾有可能破壞RAM中的資料。只有采用資料冗余技術(shù)保護RAM中的資料。系統復位后，立即將備用的RAM對重要參數進(jìn)行自我檢驗和恢復，從而保護RAM中的資料。
4.4提高開(kāi)關(guān)量輸入、輸出抗干擾
控制量有效信號上疊加一系列離散尖脈沖，這種干擾不易用硬件加以抑制，可采用軟件重復檢測以提高輸入、輸出接口抗干擾性。
5總結
不同的單片機系統都有自己的系統要求和特點(diǎn)，在硬件和軟件抗干擾設計上也各有自己的特色。針對無(wú)線(xiàn)電射頻干擾和交流電路工頻干擾等5種主要的干擾源以及干擾的方式，可采用上述的硬件抗干擾措施。對于軟件抗干擾措施，應首先了解測量對象和干擾因素，分析干擾的來(lái)源，然后根據系統設計有效的抗干擾方法。
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