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[摘 要]在工业生产领域，单片机凭借其良好的性能而被得到广泛的使用。本文主要对单片机应用系统的抗干扰技术进行研究。
[关键词]单片机 应用系统 抗干扰技术
中图分类号：TD673 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）38-0389-01
引言
当前，在社会生产生活的诸多领域，都可以看到单片机的使用。例如，在医疗器械领域、运动控制领域以及智能化的仪表领域等等。在单片机的助力下，相关的生产、加工的效率与效益都得到了很大水平的提高。但是，在具体的操作与应用过程当中，原本在实验室条件下已经调试好的应用系统却会在应用的现场出现故障或失去控制等方面的问题。
一、硬件层面的抗干扰举措
众所周知，硬件是单片机应用系统发挥出其应有作用与功能的重要基础。为了更好的维持好单片机应用系统的稳定性，需要在硬件的选择，保养与维护等方面严格的按照相关的操作流程与规范。
（一）基于电源的抗干扰措施。根据调查研究发现，单片机应用系统在操作的过程当中，出现系统紊乱与失灵等方面的问题，其中很大一部分的原因是电源。例如，单片机在进行正常运转的过程当中，突然出现断电，短路以及电网中的非常规的脉冲等等，这些现象都会对单片机应用系统的稳定性产生一定的干扰和负面影响，进而影响到单片机的正常的工作状态。
其中，需要指出的是，在单片机运转过程当中会遇到“尖峰干扰”这种极具危害性的电源干扰。出现这种现象的主要原因是在操作过程当中，使用了可控硅、电焊机等类型的大电流的设备，这些设备让单片机在运行过程当中产生生产负荷层面的显著变化，最终造成了单片机应用系统的不稳定性。
在上文中主要从电源的维度来对单片机应用系统的干扰进行了分析。在这一节中，主要从以下两个方面来探讨基于电源层面的单片机应用系统抗干扰的具体方法。
1、借助干扰抑制器。在电源运行工作的过程当中，可以借助一种无源的网络产品来对尖峰电压所产生的诸多能量进行合理的调配，从而减少类似尖峰电压出现后所产生的所谓的尖峰干扰。
2、发挥瞬间电压抑制器的作用。瞬间电压抑制器顾名思义就是可以对电流运转过程当中所产生不稳定的电压进行瞬间的抑制。这一装置可以在非常短的时间内，其速度一般为10-12量级。它通過产生相关的技术构造来实现两级之间的电压嵌位处于一个较为稳定的阈值，从而对系统运转中的各个电器元件构成一种外在的保护，使其免于遭受不良的干扰。
当然，从电源的角度来进行单片机应用系统的抗干扰的方法与技术还有很多。上文中所列举的一些方法都是在具体的应用实践中比较常用的方法。
（二）从输入通道的层面探讨单片机应用系统的抗干扰技术方法
一般来说，单片机应用系统的输入通道主要包括两种类型。一种是模拟输入通道。另一种是数字输入通道。由于这两种不同通道的技术构成与作用机制存在着一定的差异。因此，针对单片机抗干扰所实施的技术方法也会存在着一定的具体的差异性。
1、模拟输入通道的抗干扰
从设计的任务属性来看，模拟输入通道的主要作用就是进行单片机现场操作中所产生的若干量值进行采集与实时的监测。单片机中所部属的转换器的信号接收方式大多是一种不平衡方式的输入。因此，当信号传输的过程当中混入了一些共模等方面的干扰则会面临着比较大的排除难度。因此，在模拟输入通道相关干扰信号的排除过程当中，主要从以下几个层面来进行具体的实施。
（1）在单片机的传感器的周围，安装增益放大器这一设备，在具体运行与操作的过程当中，要尽可能的使用差动输入的方法。通过这种方式可以最大限度地降低在信号传输过程当中共模干扰的出现。
（2）在进行信号传输线路的选择过程当中，要尽可能的选择屏蔽性比较强的线路，或者选择双绞线。这种传输线选择的主要出发点上为了在信号传输过程当中，避免和减少因为感应的等方面的原因而造成的诸多干扰。在具体的应用过程当中，屏蔽线中的屏蔽层应该在单片机的应用现场进行接地处理，并且在相应的端口与限幅电路进行并联。通过这种方式可以科学有效的来消除信号传输过程当中所有可能产生的差模干扰。
2、数字输入通道的抗干扰
在上文中主要对模拟输入通道的抗干扰技术进行相应的分析。在这一节中，主要从数字输入通道的角度来进行抗干扰技术方法的分析。同模拟输入通道存在着一定的差异性。数字输入通道的主要作用是在现场来完成开关量的具体采集与信息的通讯工作。一般来说，数字输入通道所采用的技术装置主要是光电的隔离技术。从物理属性上来看，光电隔离技术中所使用的光电耦合器具有相对比较高的抗干扰性。这也是由于该装置具备了较高的绝缘电阻以及输入电阻。除光电隔离外，还要注意对时钟信号线和数据信号线的屏蔽，对一些数字接口（如RS485）提供上拉下拉电阻等。
在这一技术装置的作用下，一方面可以为单片机的主机与相关的输入通道之间进行了科学的隔离。另一方面，也会在输出通道与单片机的主机之间进行了必要的隔离。正是因为其具有这一层面的技术优势，因此，在单片机应用系统的抗干扰技术的应用中，数字通道的隔离技术的使用率还是比较高的。
（三）硬件看门狗电路
硬件看门狗电路是一个定时器电路。硬件看门狗的定时输出端与电路复位端相连，在一定时间内对定时器“清零”。当程序正常工作时，定时器不会产生复位信号。反之，一旦程序出现故障，看门狗定时器会产生复位信号并重启系统。当然，看门狗电路也不能完全避免故障发生，例如中断系统故障导致定时器中断失效。看门狗电路工作原理如图1所示。
二、从软件层面来探讨单片机应用系统的抗干扰技术
同硬件一样，软件在单片机应用系统的抗干扰过程当中发挥着同样的不可替代的作用。因此，在软件的选择与优化层面也应该本着科学性与效果性的原则来进行层层的进步与提升，从而更好的助力实现单片机应用系统抗干扰的技术效果。例如，使用数字滤波的技术、过采样技术等。数字滤波是通过程序设计对单片机数据采集部分输入的信号进行加工处理，以达到抗干扰的目的。
根据研究发现，造成单片机操作系统不可靠的一个主要原因是在其现场的工作环境中存在着某些干扰因子或因素。因此，本文从单片机的硬件以及软件等维度出发，来对单片机应用系统的抗干扰方面的有关问题进行研究，对于促进单片机应用技术研究水平的深入与完善有着一定的现实借鉴意义。
参考文献
[1] 蔡川.单片机应用系统的可靠性设计[J].科技信息.2008（31）.
[2] 李飙，任艺.单片机应用系统的抗干扰技术研究[J].职业时空.2008（01）.
[3] 丁玲玲.单片机应用系统抗干扰技术的探讨[J].中国科技信息.2007（03）.
作者简介
侯君伟（1980年2月-），男，汉，天津市，天津赛乐新创通信技术有限公司，本科，职称：助理工程师，研究方向：电子技术。
[关键词]单片机 应用系统 抗干扰技术
中图分类号：TD673 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）38-0389-01
引言
当前，在社会生产生活的诸多领域，都可以看到单片机的使用。例如，在医疗器械领域、运动控制领域以及智能化的仪表领域等等。在单片机的助力下，相关的生产、加工的效率与效益都得到了很大水平的提高。但是，在具体的操作与应用过程当中，原本在实验室条件下已经调试好的应用系统却会在应用的现场出现故障或失去控制等方面的问题。
一、硬件层面的抗干扰举措
众所周知，硬件是单片机应用系统发挥出其应有作用与功能的重要基础。为了更好的维持好单片机应用系统的稳定性，需要在硬件的选择，保养与维护等方面严格的按照相关的操作流程与规范。
（一）基于电源的抗干扰措施。根据调查研究发现，单片机应用系统在操作的过程当中，出现系统紊乱与失灵等方面的问题，其中很大一部分的原因是电源。例如，单片机在进行正常运转的过程当中，突然出现断电，短路以及电网中的非常规的脉冲等等，这些现象都会对单片机应用系统的稳定性产生一定的干扰和负面影响，进而影响到单片机的正常的工作状态。
其中，需要指出的是，在单片机运转过程当中会遇到“尖峰干扰”这种极具危害性的电源干扰。出现这种现象的主要原因是在操作过程当中，使用了可控硅、电焊机等类型的大电流的设备，这些设备让单片机在运行过程当中产生生产负荷层面的显著变化，最终造成了单片机应用系统的不稳定性。
在上文中主要从电源的维度来对单片机应用系统的干扰进行了分析。在这一节中，主要从以下两个方面来探讨基于电源层面的单片机应用系统抗干扰的具体方法。
1、借助干扰抑制器。在电源运行工作的过程当中，可以借助一种无源的网络产品来对尖峰电压所产生的诸多能量进行合理的调配，从而减少类似尖峰电压出现后所产生的所谓的尖峰干扰。
2、发挥瞬间电压抑制器的作用。瞬间电压抑制器顾名思义就是可以对电流运转过程当中所产生不稳定的电压进行瞬间的抑制。这一装置可以在非常短的时间内，其速度一般为10-12量级。它通過产生相关的技术构造来实现两级之间的电压嵌位处于一个较为稳定的阈值，从而对系统运转中的各个电器元件构成一种外在的保护，使其免于遭受不良的干扰。
当然，从电源的角度来进行单片机应用系统的抗干扰的方法与技术还有很多。上文中所列举的一些方法都是在具体的应用实践中比较常用的方法。
（二）从输入通道的层面探讨单片机应用系统的抗干扰技术方法
一般来说，单片机应用系统的输入通道主要包括两种类型。一种是模拟输入通道。另一种是数字输入通道。由于这两种不同通道的技术构成与作用机制存在着一定的差异。因此，针对单片机抗干扰所实施的技术方法也会存在着一定的具体的差异性。
1、模拟输入通道的抗干扰
从设计的任务属性来看，模拟输入通道的主要作用就是进行单片机现场操作中所产生的若干量值进行采集与实时的监测。单片机中所部属的转换器的信号接收方式大多是一种不平衡方式的输入。因此，当信号传输的过程当中混入了一些共模等方面的干扰则会面临着比较大的排除难度。因此，在模拟输入通道相关干扰信号的排除过程当中，主要从以下几个层面来进行具体的实施。
（1）在单片机的传感器的周围，安装增益放大器这一设备，在具体运行与操作的过程当中，要尽可能的使用差动输入的方法。通过这种方式可以最大限度地降低在信号传输过程当中共模干扰的出现。
（2）在进行信号传输线路的选择过程当中，要尽可能的选择屏蔽性比较强的线路，或者选择双绞线。这种传输线选择的主要出发点上为了在信号传输过程当中，避免和减少因为感应的等方面的原因而造成的诸多干扰。在具体的应用过程当中，屏蔽线中的屏蔽层应该在单片机的应用现场进行接地处理，并且在相应的端口与限幅电路进行并联。通过这种方式可以科学有效的来消除信号传输过程当中所有可能产生的差模干扰。
2、数字输入通道的抗干扰
在上文中主要对模拟输入通道的抗干扰技术进行相应的分析。在这一节中，主要从数字输入通道的角度来进行抗干扰技术方法的分析。同模拟输入通道存在着一定的差异性。数字输入通道的主要作用是在现场来完成开关量的具体采集与信息的通讯工作。一般来说，数字输入通道所采用的技术装置主要是光电的隔离技术。从物理属性上来看，光电隔离技术中所使用的光电耦合器具有相对比较高的抗干扰性。这也是由于该装置具备了较高的绝缘电阻以及输入电阻。除光电隔离外，还要注意对时钟信号线和数据信号线的屏蔽，对一些数字接口（如RS485）提供上拉下拉电阻等。
在这一技术装置的作用下，一方面可以为单片机的主机与相关的输入通道之间进行了科学的隔离。另一方面，也会在输出通道与单片机的主机之间进行了必要的隔离。正是因为其具有这一层面的技术优势，因此，在单片机应用系统的抗干扰技术的应用中，数字通道的隔离技术的使用率还是比较高的。
（三）硬件看门狗电路
硬件看门狗电路是一个定时器电路。硬件看门狗的定时输出端与电路复位端相连，在一定时间内对定时器“清零”。当程序正常工作时，定时器不会产生复位信号。反之，一旦程序出现故障，看门狗定时器会产生复位信号并重启系统。当然，看门狗电路也不能完全避免故障发生，例如中断系统故障导致定时器中断失效。看门狗电路工作原理如图1所示。
二、从软件层面来探讨单片机应用系统的抗干扰技术
同硬件一样，软件在单片机应用系统的抗干扰过程当中发挥着同样的不可替代的作用。因此，在软件的选择与优化层面也应该本着科学性与效果性的原则来进行层层的进步与提升，从而更好的助力实现单片机应用系统抗干扰的技术效果。例如，使用数字滤波的技术、过采样技术等。数字滤波是通过程序设计对单片机数据采集部分输入的信号进行加工处理，以达到抗干扰的目的。
根据研究发现，造成单片机操作系统不可靠的一个主要原因是在其现场的工作环境中存在着某些干扰因子或因素。因此，本文从单片机的硬件以及软件等维度出发，来对单片机应用系统的抗干扰方面的有关问题进行研究，对于促进单片机应用技术研究水平的深入与完善有着一定的现实借鉴意义。
参考文献
[1] 蔡川.单片机应用系统的可靠性设计[J].科技信息.2008（31）.
[2] 李飙，任艺.单片机应用系统的抗干扰技术研究[J].职业时空.2008（01）.
[3] 丁玲玲.单片机应用系统抗干扰技术的探讨[J].中国科技信息.2007（03）.
作者简介
侯君伟（1980年2月-），男，汉，天津市，天津赛乐新创通信技术有限公司，本科，职称：助理工程师，研究方向：电子技术。