单片机嵌入式系统的抗干扰技术研究
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作者: 谭庆龙
【摘要】 单片机嵌入式系统中的一项十分关键的技术就是抗干扰技术，该项技术通常包含了两个层面，分别是硬件层面的抗干扰技术和软件层面的抗干扰技术。在单片机嵌入式系统中，必须实现软件层面和硬件层面两大层面抗干扰技术的有机结合，才能最大程度的提升系统的抗干扰能力。本文将分别从软件和硬件两个层面对单片机嵌入式系统的抗干扰技术研究进行介绍。
【关键词】 单片机 嵌入式系统 抗干扰技术
单片机嵌入式系统在实际工作过程中经常会受到一些因素的干扰，从而影响其正常运行。一般而言，可能对单片机嵌入式系统产生干扰的主要由三种途径，分别是空间干扰、通道干扰、供电干扰。这些干扰在在一定程度上会影响单片机嵌入系统的稳定性，造成系统数据采集出现较大的误差、定时不准确、被控对象误操作和状态不稳定的问题出现。因此，有必要采取一定的抗干扰技术来避免这些不良后果的产生。下面分别从软件和硬件两个层面对单片机嵌入式系统的抗干扰技术研究进行介绍。
一、单片机嵌入式系统的硬件抗干扰技术
在单片机嵌入式系统中，硬件抗干扰技术在抵抗干扰的效果较为明显。一般而言，其主要是通过对传输通道进行阻断来实现减少干扰，抑制干扰源的目的。目前，较为常用的硬件抗干扰技术主要有电源抗干扰、屏蔽技术以及去耦技术等。现简要介绍如下：
1.1电源抗干扰
在单片机中，电源是其必不可少的之能源装置。单片机嵌入式系统为实现正常的运行，必须依靠电源为其提供持续不断的能源。这个过程中不可避免的会将一些噪声带入到单片机嵌入式系统当中。对此，可以采用电源抗干扰技术来提升电源抗干扰能力。该技术主要是用以减少电源内部的脉冲干扰。一般而言采用的做法为将初级或次级线圈屏蔽层安装在单片机嵌入式系统的电源变压器上。同时，使用压敏电阻并联在电源的初次级可有效抑制尖峰浪涌电压[1]。
1.2屏蔽技术
屏蔽技术顾名思义即为将单片机与可能会对其造成一定的电磁干扰的电场和磁场信号等进行隔离屏蔽。一般来讲，采用的普遍做法为将单片机嵌入式系统放入金属质地的箱体。通过金属质地的箱体可以有效的阻断电场和磁场对于系统的干扰，实现有效的屏蔽，从而较大程度的提高单片机嵌入式系统的抗干扰能力。
1.3去耦技术
去耦技术即为在单片机嵌入式系统安装过程中设置去耦电容，形成去耦电路。通过这一一个过程，可以减少因冲击电流造成的传输线路与供应系统能源的电源内阻产生压降，由此出现对单片机嵌入式系统的干扰。原则上每个集成电路的电源和地之间都要加1 个去耦电容。在单片机嵌入式系统中，通过采用这一种方法的主要作用体现在两个方面：一是可以降低旁路掉该器件的高频噪声；二是本集成电路的蓄能电容，提供和吸收该集成电路开、关门瞬间的充放电能量[2]。
二、单片机嵌入式系统的软件抗干扰技术
在单片机嵌入式系统中，经常采用软件抗干扰技术主要由如下几种：
2.1 指令冗余技术
指令冗余技术主要是通过采用指令冗余的方法来将落在用户工作程序ROM区内的跑飞的程序引导至正常轨迹上。一般而言，采用的指令主要包括重要指令冗余和NOP指令。同时，必须指出的是跑飞的程序是否指向程序运行区是是否选择指令冗杂技术的前提条件[3]。
2.2 数字滤波技术
数字滤波技术中通常常见的滤波方法主要包括了：中值滤波、程序判断滤波、复合数字滤波、算术平均值滤波、加权平均值滤波等。一般而言，这种抗干扰技术主要是针对数据采集系统通道中的于扰。通过采用数字滤波技术可以较好的确保信号的可靠性，避免干扰对有用信号的影响。同时，采用这种抗干扰方法可以不必增加硬件设备，在具备稳定性的同时，节约了成本。
2.3软件陷井
当单片机嵌入式系统中跑飞的程序落在非程序区的时候，便可以采用软件陷阱实现程序恢复正常。一般而言，我们认为所谓的软件陷阱是指在非程序区设置一些拦截程序，将失控的程序引至复位入口地址0000H或处理错误程序的入口地址ERR，在此处利用LJMP指令，使程序走入正轨[4]。
结语：总之，单片机嵌入式系统中必须实现软件层面和硬件层面两大层面抗干扰技术的有机结合，才能最大程度的提升系统的抗干扰能力。本文尝试从软件和硬件两个层面对单片机嵌入式系统的抗干扰技术研究进行介绍，并提出了必须在对干扰源进行深入分析的基础上，在明确干扰性质前提下合理的采用软件和硬件抗干扰技术，最终最大可能的避免干扰对单片机嵌入式系统稳定性的影响，使其能够正常运行。
参 考 文 献
[1]季照平.基于单片机ARM嵌入式技术的数控系统的开发研究[J].轻工科技，2015，11：47-48+68.
[2]高源.软件抗干扰技术在煤矿用单片机测控系统中的应用[J].煤炭技术，2014，03：239-240.
[3]张建平.单片机系统抗干扰技术设计[J].广播电视信息，2014，04：75-77.
[4]郝树虹， 盛春玲， 李秋菊，等. 单片机嵌入式系统的抗干扰技术[J]. 中国新技术新产品， 2010（5）：22-22.
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