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[摘 要]对于单片机相关控制系统来说，需要具备极高的灵敏度，这样才能保证系统的正常运行。但是随着灵敏度的提高，系统所受的干扰就会越来越强，这就需要在设计单片机相关控制系统的时候，重视抗干扰能力的设计。本文将针对单片机相关控制系统的主要干扰因素进行详细分析，从而提高系统的抗干扰能力，保证单片机相关控制系统的正常运行。
[关键词]单片机 控制系统 抗干扰 设计
中图分类号：TQ585.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0042-01
随着单片机相关控制系统的灵敏度不断提高，其受到的干扰影响也越来越大，受到强噪声的影响，被测信号接收方面难以正常工作，影响了测量的效率和质量。在工业具体应用中，有着众多的干扰因素，对于整个系统造成巨大的干扰。因此，加强抗干扰设计，提升抗干扰能力，有着重要的作用。
一、单片机控制系统的主要干扰因素
（一）自身干扰源
1.热噪声
所谓热噪声，指的就是没有连接电源，但是电阻两端依然有微弱电压。因为电子热运动在电阻两端产生的噪声电压就是热噪声。其电压和电阻值、带宽以及热力学温度的平均根是有着正比关系。
2.散粒噪声
在半导体元件内部存在着散粒噪声。主要是晶体管基区内的载流子发生随即扩散，和电子空穴产生复合出现的。
3.接触噪声
主要是两种材料进行不完全接触，导致电导率发生起伏而噪声的，基本上产生于导体连接部分。对于低频电路来说，主要的噪声源就是接触噪声。
4.常模噪声
就是对称噪声或者线间感应噪声，具有很大的消除难度。
5.共模噪声
也被称为不对称噪声、纵向噪声或者地感应噪声，这种噪声能够消除，但是能够转换形成常模噪声。
（二）现场干扰源
通常情况下，电磁干扰分为两类，分别是辐射和传导。传导干扰是利用变压器、电容、电感和金属来传播的。辐射干扰通过诸多方式向外传播，例如，连接电缆或者设备外壳缝隙等。在干扰吸收方面，辐射干扰和传导干扰是能够相互转化的。
电磁干扰主要是通过场进入测控系统，通过磁场或者电场的形式将干扰源能量传递到控制系统。磁场干扰属于互感性的耦合干扰，通过电路和导线的互感耦合来影响控制系统。电场干扰属于电容性的耦合干扰。通过电路和导线的分布点通来影响控制系统。
二、单片机控制系统的抗干扰设计策略
（一）软件抗干扰相关技术
1.软件滤波算法
通过应用软件滤波算法，能够将大部分因为干扰输入信号而产生的采集错误过滤掉。基本上应用比较广泛方法有一阶递推的数字滤波法、中值法、比较舍取法和算术平均值方法等。按照被测信号的基本特点，在对系统效率不产生影响的前提下，针对采集多次的数据信息，将最大值和最小值去掉，取其余数据的平均值，最大限度的提高了数据信息的可靠性。
2.指令冗余技术
当干扰源对单片机产生呢影响的时候，系统程序的寄存器，PC并没有按照一般情况下取操作码，然后取操作数的流程，而是直接指向错误字节，以操作数来作为操作码，那么程序就会发生错误。这时候只需要在3字节指令和双字节指令的后面再加上若干单字节指令，或者是重写有效的单字节指令，就可以控制正确的PC值。由于空操作指令属于单字节指令，如果某个单字节指令中出现了跑飞的程序，就会避免出现操作数成为执行指令的操作错误，保证指令能够正确的执行。
（二）硬件抗干扰相关设计
1.数字输入端的抗干扰设计
对于数字输入端来说，脉冲噪声影响最大。所以，需要控制脉冲噪声的影响。应该在输入端连接施密特相关集成电路和RC滤波器，将RC滤波器内部的时间常数设定为小于信号宽度且大于噪声脉宽最大值，就能够避免丢失信号，有效抑制噪声。在输入端加拉电阻，提高电源电压，增强输入端电平，就能够提高噪声容限。
2.数字电路的不用端处理技术
如果输入端存在着多余，和高电平输入逻辑状态保持一致。开路输入端存在着很大的阻抗，非常容易被外部电磁影响，导致悬浮段电平处于过渡状态，出现误导通情况。为了保证控制系统安全运行，可以在高电平上固定多余输入端，也可以并联信号输入端和不使用端。
3.去耦电容配置
在数字电路中，不仅存在地线阻抗，还有电源线阻抗。当高速跳变电流对数字电路产生作用的时候，会造成阻抗噪声。这时候就在任何一块芯片上的去耦电源与地面进行去耦电容的跨接，能够随时充放电。
4.外围扩展存储器的抗干扰设计
第一，控制线、地址线和数据线应该尽量短，从而减少对地电容。尤其要重视地址线长短，尽量保持布线方式一致，避免各线产生较大的阻抗差异，导致在传输过程中地址信号到达终端存在过大的波形差异，造成了非同步控制信息干扰。
第二，因为存在严重的开关噪声，所以在电源入口部分，和存储器芯片之间需要连接去耦电容。
第三，因为存在着较大的负载电流，应该尽量加粗地线和电源线，尽量保持走线较短。另外，在印制板两面设置的三总线应该相互垂直，避免总线之间产生电磁干扰。
第四，在中线的终端和始端应该加拉电阻，从而提高噪声容限，增减抗干扰能力。
结语
综上所述，在单片机的控制系统中，存在着诸多的干扰因素，因此，应该分别从软件和硬件方面进行抗干扰设计，这样才能提升系统的抗干扰能力，保证系统的正常运行。
参考文献
[1] 王云，李国峰.数码管在单片机工程控制中的典型应用分析[J].廊坊师范学院学报（自然科学版），2008（06）.
[2] 戴树春，林开生.单片机实践性教学探研——两步训练法及其实验设计[J].漳州职业技术学院学报，2007（04）.
[3] 熊光洁，刘美莲，吴雪，冯涛.基于单片机的MPS系统的供料单元控制系统设计[J].微计算机信息，2006（05）.
[4] 邓素萍，陈涛.SE-900自动监控系统抗干扰措施的分析与研究[J].企业家天地下半月刊（理论版），2007（11）.
[5] 周遐，曹云川，金瑞，钟思佳.单片机控制系统抗干扰技术应用方案[J].昆明冶金高等专科学校学报，2009（03）.
[关键词]单片机 控制系统 抗干扰 设计
中图分类号：TQ585.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0042-01
随着单片机相关控制系统的灵敏度不断提高，其受到的干扰影响也越来越大，受到强噪声的影响，被测信号接收方面难以正常工作，影响了测量的效率和质量。在工业具体应用中，有着众多的干扰因素，对于整个系统造成巨大的干扰。因此，加强抗干扰设计，提升抗干扰能力，有着重要的作用。
一、单片机控制系统的主要干扰因素
（一）自身干扰源
1.热噪声
所谓热噪声，指的就是没有连接电源，但是电阻两端依然有微弱电压。因为电子热运动在电阻两端产生的噪声电压就是热噪声。其电压和电阻值、带宽以及热力学温度的平均根是有着正比关系。
2.散粒噪声
在半导体元件内部存在着散粒噪声。主要是晶体管基区内的载流子发生随即扩散，和电子空穴产生复合出现的。
3.接触噪声
主要是两种材料进行不完全接触，导致电导率发生起伏而噪声的，基本上产生于导体连接部分。对于低频电路来说，主要的噪声源就是接触噪声。
4.常模噪声
就是对称噪声或者线间感应噪声，具有很大的消除难度。
5.共模噪声
也被称为不对称噪声、纵向噪声或者地感应噪声，这种噪声能够消除，但是能够转换形成常模噪声。
（二）现场干扰源
通常情况下，电磁干扰分为两类，分别是辐射和传导。传导干扰是利用变压器、电容、电感和金属来传播的。辐射干扰通过诸多方式向外传播，例如，连接电缆或者设备外壳缝隙等。在干扰吸收方面，辐射干扰和传导干扰是能够相互转化的。
电磁干扰主要是通过场进入测控系统，通过磁场或者电场的形式将干扰源能量传递到控制系统。磁场干扰属于互感性的耦合干扰，通过电路和导线的互感耦合来影响控制系统。电场干扰属于电容性的耦合干扰。通过电路和导线的分布点通来影响控制系统。
二、单片机控制系统的抗干扰设计策略
（一）软件抗干扰相关技术
1.软件滤波算法
通过应用软件滤波算法，能够将大部分因为干扰输入信号而产生的采集错误过滤掉。基本上应用比较广泛方法有一阶递推的数字滤波法、中值法、比较舍取法和算术平均值方法等。按照被测信号的基本特点，在对系统效率不产生影响的前提下，针对采集多次的数据信息，将最大值和最小值去掉，取其余数据的平均值，最大限度的提高了数据信息的可靠性。
2.指令冗余技术
当干扰源对单片机产生呢影响的时候，系统程序的寄存器，PC并没有按照一般情况下取操作码，然后取操作数的流程，而是直接指向错误字节，以操作数来作为操作码，那么程序就会发生错误。这时候只需要在3字节指令和双字节指令的后面再加上若干单字节指令，或者是重写有效的单字节指令，就可以控制正确的PC值。由于空操作指令属于单字节指令，如果某个单字节指令中出现了跑飞的程序，就会避免出现操作数成为执行指令的操作错误，保证指令能够正确的执行。
（二）硬件抗干扰相关设计
1.数字输入端的抗干扰设计
对于数字输入端来说，脉冲噪声影响最大。所以，需要控制脉冲噪声的影响。应该在输入端连接施密特相关集成电路和RC滤波器，将RC滤波器内部的时间常数设定为小于信号宽度且大于噪声脉宽最大值，就能够避免丢失信号，有效抑制噪声。在输入端加拉电阻，提高电源电压，增强输入端电平，就能够提高噪声容限。
2.数字电路的不用端处理技术
如果输入端存在着多余，和高电平输入逻辑状态保持一致。开路输入端存在着很大的阻抗，非常容易被外部电磁影响，导致悬浮段电平处于过渡状态，出现误导通情况。为了保证控制系统安全运行，可以在高电平上固定多余输入端，也可以并联信号输入端和不使用端。
3.去耦电容配置
在数字电路中，不仅存在地线阻抗，还有电源线阻抗。当高速跳变电流对数字电路产生作用的时候，会造成阻抗噪声。这时候就在任何一块芯片上的去耦电源与地面进行去耦电容的跨接，能够随时充放电。
4.外围扩展存储器的抗干扰设计
第一，控制线、地址线和数据线应该尽量短，从而减少对地电容。尤其要重视地址线长短，尽量保持布线方式一致，避免各线产生较大的阻抗差异，导致在传输过程中地址信号到达终端存在过大的波形差异，造成了非同步控制信息干扰。
第二，因为存在严重的开关噪声，所以在电源入口部分，和存储器芯片之间需要连接去耦电容。
第三，因为存在着较大的负载电流，应该尽量加粗地线和电源线，尽量保持走线较短。另外，在印制板两面设置的三总线应该相互垂直，避免总线之间产生电磁干扰。
第四，在中线的终端和始端应该加拉电阻，从而提高噪声容限，增减抗干扰能力。
结语
综上所述，在单片机的控制系统中，存在着诸多的干扰因素，因此，应该分别从软件和硬件方面进行抗干扰设计，这样才能提升系统的抗干扰能力，保证系统的正常运行。
参考文献
[1] 王云，李国峰.数码管在单片机工程控制中的典型应用分析[J].廊坊师范学院学报（自然科学版），2008（06）.
[2] 戴树春，林开生.单片机实践性教学探研——两步训练法及其实验设计[J].漳州职业技术学院学报，2007（04）.
[3] 熊光洁，刘美莲，吴雪，冯涛.基于单片机的MPS系统的供料单元控制系统设计[J].微计算机信息，2006（05）.
[4] 邓素萍，陈涛.SE-900自动监控系统抗干扰措施的分析与研究[J].企业家天地下半月刊（理论版），2007（11）.
[5] 周遐，曹云川，金瑞，钟思佳.单片机控制系统抗干扰技术应用方案[J].昆明冶金高等专科学校学报，2009（03）.