单片机系统抗干扰措施

1、技术研发单片机系统抗干扰措施邱琳游雨云江西上饶上饶职业技术学院摘要：单片机在控制领域已经被广泛地应用，对其可靠性要求也越来越高，其中系统抗干扰性能是可靠性的重要指标。可通过硬件和软件两种措施，提高单片机的抗干扰性，通常根据实际情况将两种措施有效地结合起来，才能取得较好的抗干扰效果。本文以国内使用最为普遍的单片机为基础，根据自身使用单片机的经验，从硬件和软件两个方面，介绍了单片机的多种抗干扰方法。硬件抗干扰主要解决单片机受外界因素的影响，而软件抗干扰主要保证程序的正确执行和数据的安全性。关键词：单片机硬件抗干扰软件抗干扰数据的安全性湿度、压力等因素的影响。）其它干扰，如温度、根据以上的干扰因素，

2、可采取如下硬件抗干扰措施加以解决。概述生产过程控制、近年来，单片机广泛地应用于工业自动化、智能仪器仪表、家用电器等领域，从而大大提高了产品的质量和自动化程度，有效地提高了生产效率。但是，单片机的工作环境往往复杂、比较恶劣，尤其是系统周围的电磁环境，这些因素将严重影响单片机的可靠性和安全性，有可能导致系统瘫痪。因此，提高单片机系统的稳定性和安全性就显得尤为重要。下面从硬件和软件两方面提出相应的抗干扰解决措施，而重点介绍软件方面的抗干扰措施。）使用性能良好的抗干扰电源单片机系统供电线路是干扰的重要来源，电源采用隔离变压器接入电网，可以防止电网的干扰侵入微机系统。此部分供电尽量不要使用开关电源，因为

3、开关电源的噪声较大。）过压和过流保护可使用监控技术，时刻监控单片机系统总机的电压和电流，保证单片机系统在电网电压窜高、受到强烈冲击、电路短路等情况时不被烧坏。硬件措施单片机系统通常都受到外界干扰因素的影响，主要有以下几种干扰。）光电耦合在输入和输出通道上采用光电隔离器来进行信息传输是开关、执行机构从很有好处的，它将单片机系统与各种传感器、电气上隔离开来，使得很大一部分干扰被阻挡隔离。）供电系统干扰。）空间电磁干扰，电磁信号通过空间辐射进入系统。后向）过程通道干扰，干扰通过与系统相连的前向通道、通道及与其它系统的相互通道进入。）接地处理单片机系统中通常既有数字信号，又有模拟信号；既有大功率信号，

4、又有小功率信号；既有直流信号，又有交流信号（尤）接地干扰，因单片机是小功率器件，要控制大功率器件，小功率和大功率之间的相互干扰。的难度。显影后固定时间，（）：，（）：乐晓萍，杜鹏，张钦宪等聚丙烯酰胺凝胶银染技术改良河南医科大学学报，（）：或均可，否则会增加漂洗时间不宜太长，、最后漂洗时间要漂洗干净，否则残留的会影响外观。用头一次固定用过的水（节约一次用水），在摇床上轻摇即可。如果染色不深，就不可漂洗太长时间，那样颜色就会更淡了。参考文献：王亚军等几种药品对聚丙烯酰胺凝胶电泳银染的影响水利渔业，（）：张战凤，张鲁刚，王绮，张明科，惠麦侠大白菜线粒体有效、快速提取方法生物技术，（）：方卫国等一种新

5、的银染方法遗传，（）：潘尚领等直接银染测序法的建立和优化广西医科大学学报，（）：基金项目：四川省财政厅高新技术研究项目利用生物信息学克隆水稻生长素及其结合蛋白基因的研究、四川省农业科学院重点研究项目主要农作物优质、抗逆基因克隆与利用研究资助，：（），技术与市场技术研发其是的工频干扰），在接地处理时，应该将数字和模拟信号地、小功率和大功率信号地、直流信号和交流信号地分开，再汇总接电源地。程序入轨，此时可以编写软件陷阱程序，捕捉跑飞的程序，将其迅速引向一个指定地址，在那里有程序运行出错处理子程序，将程序纳入正轨。软件陷阱的形式根据跑飞程序落入陷阱区的位置不同，可分为以下几种情形。）用好耦合电容好的

6、高频去耦电容可以去除高到的高频成份。陶瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。每个集成电路的电源、地之间都要加一个去耦电容。去耦电容有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能；另一方面旁路该器件的高频噪声。）未使用的中断区当未使用的中断因干扰而开放时，在对应的中断服务程序中设置软件陷阱，以及时捕捉错误的中断，使程序复位或进行其它处理。中断服务程序为：）对于强电磁干扰的场合，加上屏蔽层，防止电磁干扰。合）其它硬件的抗干扰措施，如选择性能优良的元器件、理的元器件布局、合理的走线、单片机系统中集成器件闲置端口的正确处理。；将原先断点弹出；断点地址改为说明：、为

7、主程序中未使用的单元。软件措施软件抗干扰措施主要是通过对程序区、表格区、空间区进行特殊处理来实现的，在存储空间允许的条件下，可充分利用软件抗干扰措施，提高单片机系统的程序运行的可靠性和数据的安全性。）未使用的（程序存储）空间的存储空间一般的单片机系统很少全部使用完。未用的区域可用（对应的指令：（其中任意三个字节组合起来为）或程序运行的可靠性软件自检程序系统在上电复位后，调用软件自检子程序，检测单片机内部资源和外部电路能否正常工作，自检正常后才执行应用程序，如出现较严重自检错误，则根据不同的情况提示故障点，以确保硬件电路能正常和稳定的工作。通过自检程序能够及时地发现单片机系统存在的问题，为检修提

8、供参考。指令），当跑飞的程序进入此区域后，便会迅速使程序复位，或者转入为首地址的程序出错处理子程序，进行相应的处理，如设置错误标志位，之后迅速将程序纳入正常运行轨道。指令冗余法单片机操作流程完全由程序计数器控制，一旦因干扰出现错误，程序便脱离正常轨道，出现程序“跑飞”、改变操作数数值以及将操作数误认为操作码、抑或进入死循环等。为了使“跑飞”的程序迅速纳入正轨，程序中应该多用单字节指令，并在关键地方插入一些空操作指令或将有效单字节指令重写，这就叫做指令冗余。）运行程序区将陷阱指令组分散放置在用户程序各模块之间的空余单元里，在程序正常运行时不执行这些指令，跑飞的程序一旦落入此区，便迅速拉回到正确轨

9、道。因为，大部分的模块程序都以子程序的形式存在，最后都有一条返回指令和，当程序受到干扰时，有可能和指令未被执行到，这样堆栈区的数据和堆栈指针将会影响到程序的正常运行，而当指令未被执行时，将无法清除中断标志位，使得后来的中断无法执行。因此，在错误处理子程序中应该使堆栈指针恢复到程序设置的初始状态，并且使用指令清除两级中断标志位。）指令的使用指令为一条空操作指令，不改变任何数据和执行任何操作，只是消耗一个机器周期。在双字节指令或三字节指令之后插入两条指令，可有效地保证其后的指令不被拆散。在对程序流向起决定作用的指令（如、）中断服务程序区设用户主程序运行区间为，并设定时器产生定时中断。当程序跑飞落入

10、外，并发生了定时中断后，可在中断服务程序中判断中断断点地址×，若×或×，说明发生了程序跑飞，则应使程序返回到地址，将乱飞程序纳入正确轨道。“看门狗”软件“看门狗”可使程序脱离“死循环”。软件“看门狗”的基本思路是：采用环形中断监视系统。用定时器监视定时器，用定时器监视主程序，用主程序监视定时器。主程序的死循环可由中断服务程序进行监视；中断的故障关闭可由主程序进行监视；中断服务程序的死循环和故障关闭可由中断服务程序进行监视。从概率统计的观点，这种相互依存、相、等）和对系统状态起决定作用的指令（如“跑飞”的程序迅速、等）之前插入两条指令，能够纳入正轨。）重要指令冗余在

11、对程序流向起决定作用的指令（如、等）和某些对系统状态起决定作用的指、令（如、等）的后面可重复写这些指令，以确保这些指令的正确执行。采用冗余法使纳入正轨的条件是：跑飞的必须指向程序运行区，并且必须执行到冗余指令。软件陷阱法当跑飞程序进入非程序区或表格区时，无法用冗余指令使技术与市场技术研发互制约的抗干扰措施将使系统的可靠性大大提高。这种环形中断监视系统的“看门狗”存在缺陷，那就是当定时中断服务子程序发生死循环时，主程序和定时中断将无法检测到，因此定时中断服务子程序应尽量短和尽量使用单字节指令，降低其发生死循环的几率。其实生产的指令和接口与，完全兼容的系列单片机内部已集成了“看门狗”使用非常方便，

12、只要在程序初始化时激活它并在主程序适当位置放置“喂狗”指令即可。以上的软件抗干扰措施可提高程序运行的可靠性，实际应用时应根据具体情况，模拟出系统可能受到的各种干扰，反复地调试，选择其中的一种或几种方法。，；中不为；则落返回，：；中数据写入；××××中）数据运算应该注意的问题处理大量的数据进行复杂运算时，编程时稍有疏忽则会导致整个运算程序功亏一篑，并且运算程序部分出错不容易被发现，可能要浪费大量的时间去查找错误，降低了工作效率。所以，在编写运算程序时应该做到用心、细心。数据的安全性多数单片机系统需要完成采集、处理和输出数据三个过程，在这三个过程中，应保证数

13、据的安全性，否则可能出现严重的后果。下面主要就这三个过程提出了提高数据安全性的软件措施。）多机通讯数据的处理许多单片机应用系统都有两个或多个，系统要协调工作，单片机之间就必须进行通讯来传输数据，为保证数据传输的安全性，除减小外界因素的干扰外，还可以使用软件的方法，采用各种校验措施，如奇偶检验、逻辑运算校验等。检验、由接收机检验程序检查接收数据的准确性，如果检查到数据传输错误，则反馈一个信号要求发送机将该数据重发，可有效地抑制瞬态干扰。对于单工数据传输，即只能主机发送数据，而从机接受数据的系统，可以使用让主机多次发送该数据，而从机将多次接收到的数据进行对比，最终选取概率大的数据的方法。数据采集过

14、程）转换后的处理从芯片上采集到的数字信号由于存在电路的相互干扰、电源噪声和电磁干扰等，在的模拟输入端上会叠加周期或非周期的干扰信号，附加到量化值中，使采集到的信号产生畸变。为减小干扰信号的影响，需要对采集到的数据进行处目前，常用的数字软件理，通常使用数字软件滤波程序来实现。滤波程序主要有限幅滤波法、中位值滤波法、算术平均值滤波法、递推平均滤波法、中位值平均滤波法、限幅平均滤波法、一阶滞后滤波法、加权递推平均滤波法、消抖滤波法、限幅消抖滤波法等种。这种数字软件滤波程序简单、运算量小，但可满足大部分的应用场合。数据输出过程此处涉及的数据输出主要是指从端口输出控制执行机构动作的控制信号。为了防止误动

15、作，就要确保控制信号的准确和及时性，对需要维持时间较长的控制信号可对输出端口进行刷新来消除干扰，对实时性要求较高的控制信号可采用输出指令冗余的方法保证输出控制信号的可靠性。）采集变化缓慢数字信号的处理在采集如开关状态这样变化缓慢的数字信号，通常可采用适当的延时重复采集的方法来消除瞬间的冲击干扰，这种方法在独立式按键和键盘扫描程序中已被成熟应用。总结提高单片机应用系统的抗干扰性能，需软硬兼施，并针对安不同的情况采取最恰当的抗干扰技术措施，保证系统可靠、全、正确地运行。参考文献：数据处理过程）外部数据的保护。有一种干扰情况来自的外部写指令：，。当受到干扰而非法执行该指令时，会改写中的数据。为减小中有效数