单片机抗干扰技术的应用分析
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作者: 卢鹏
摘 要：单片机被应用至各个领域当中，但由于单片机的抗干扰性能，通常以标准实验信号为基准，在某些存在信号干扰的领域，可能会影响单片机的正常运作。对此，我们需要在提出单片机抗干扰技术基本要求的基础上，从各个层面，研讨单片机抗干扰技术的应用方法。
关键词：单片机；抗干扰；技术应用
1 单片机抗干扰技术基本要求
针对单片机的使用情况，单片机在抗干扰性能方面，至少需要满足以下几方面的基本要求：
（1）集成度限制要求。单片机受到体积的限制，其存储容量通常相对较小，譬如8位的单片机，RAM一般在256字节以内。在存储容量受到限制的情况下，单片机必须拓展集成度的限制要求，在不影响单片机正常使用的情况下，尽量往外扩大ROM和RAM的字节。
（2）可靠性要求。单片机应用至各个领域，类似于工业的领域，对测控环境要求通常较高，如果仅用普通的CPU，可能无法抵抗噪音的干扰。此时我们需要在程序指令方面，保证其软件的常数、表格等不受到破坏，并将信号通道集中于相同的芯片里面，方可提高单片机的可靠性。
（3）易扩展要求。单片机硬件和软件的匹配程度，通常在计算机运行过程中能够得到综合反映，在易扩展方面，主要针对芯片以外的总线、串行输入管脚、串行输出管脚而言，在进行软件设计时，要求能够广泛适应各种规模的计算机应用系统。
（4）控制性要求。单片机的指令系统，同时满足指令转移、逻辑操作和功能处理等，是正常使用的基本表现，但对于大多数单片机的逻辑控制功能来说，笔者认为尚处于滞后阶段，在复杂的控制环境中，其运行速度可能不达标，为此在改造单片机时，必须彻底解决该问题。
2 单片机抗干扰技术的应用建议
紧扣上文提到的单片机抗干扰技术应用要求，在单片机开发时，无论是内部抗干扰能力，还是外部抗干扰能力，都是单片机应用系统开发成功与否的关键标杆。在此作者基于相关技术开发经验，提出以下几方面的单片机抗干扰技术应用建议。
2.1 确定干扰源
在提出具体抗干扰技术前，作者全面调查了各个领域单片机的应用情况，归纳总结了单片机应用系统的普遍干扰源，其中测控信号在输入和输出过程中，由于对信号保护不周，在外界因素的影响下，信号容易出现失真，甚至漏失的现象。譬如某工业现场，现场布置的信号线和控制线在200m左右，但没有设置抗干扰系统，在运行过程中，电焊机运作产生的噪音干扰源，使得单片机系统运行失常。除此之外，单片机的干扰源，与其硬件和软件系统的抗干扰能力同样息息相关，要求我们在实际应用时，予以因地制宜地归纳总结。
2.2 硬件抗干扰技术
不同功能特征的单片机，所使用硬件类型具有差异性，因此抗干扰技术的应用，要根据硬件类型而定，以下为几种较为常见的硬件抗干扰技术：
（1）硬件屏蔽技术，假设单片机使用环境有电磁辐射的干扰，建议将单片机系统安装在金属机箱里面，同时完成接地布置，这种抗干扰技术，比较适用于强电设备空间辐射干扰环境；
（2）光电隔离技术，信号在传输过程中受到干扰，技术原理是布置光电隔离器，实现在信号输入和输出过程中的模拟量信号隔离，单片机在这种条件下使用，可选择双绞线或者屏蔽线作为传输线路，有利于信号传输干扰的克服；
（3）电源滤波，单片机与电源的距离比较近时，电源产生的电流信号，会形成电流干扰，相应的抗干扰技术，是在电源和单片机之间，设置低通规格的滤波器，或者使用附带屏蔽功能的电源变压设备，即可克服电源电流的干扰；
（4）寄生电容抗干扰技术，在出现此类干扰时，可在线路板上，通过元件的合理布置，将模拟电路、功率驱动结构和高速数字电路等隔离，同时缩短各个部件之间的引线长度，但必须保证输出线路和输入线路分类的合理性。
2.3 软件抗干扰技术
在保证硬件抗干扰性能达标的基础上，软件同样需要采取一系列的抗干扰技术：
（1）程序的死锁，可在数据采集系统开发时，插入A/D结果转换程序，假设在干扰状态下，转换结束的标志显示无效，则说明程序处于死循环状态，此时我们需要借助超时判断的方法，在有效标志无法采集时，以自动放弃采集运作的方式，克服程序的死锁问题；
（2）软件陷阱，在指定地址后，针对死机问题布设程序，同时在未中断的区域内，腾出足够的ROM空间，按照NOP指令，强迫PC进入指定地址；
（3）看门狗，这种抗干扰技术，是恢复单片机系统运行的基本软件，要求借助定时器进行定时，在程序达到特性时间点后，自动刷新系统死机时出现的滞后时间，在循环状态下自动复位芯片；
（4）数字滤波技术，为减少采集数据的虚假信息，可利用数字滤波技术，补偿非线性数据和修正数据误差，确保数据的精准度水平。
3 结束语
文章通过研究，基本明确单片机抗干扰技术的应用要求和方法，在实际应用时，要结合单片机具体的使用环境，找出具体的抗干扰源，然后在硬件和软件设计时，融入针对性的抗干扰技术，方可提高单片机的实用性。另外在实际应用中，还需要不断归纳总结出更多的抗干扰技术，作为文章补充和完善的内容。
参考文献
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[3]田裕康.单片机抗干扰设计技术[J].仪器仪表用户，2003（3）：45-46.
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