隨著單片機(jī)的發(fā)展,單片機(jī)在家用電器、工業(yè)自動(dòng)化、生產(chǎn)過(guò)程控制、智能儀器儀表等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而處于同一電力系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備通過(guò)電或磁的聯(lián)系彼此緊密相連,相互影響,由于運(yùn)行方式的改變,故障,開(kāi)關(guān)操作等引起的電磁振蕩會(huì)波及很多電氣設(shè)備。這對(duì)我們單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性與安全性構(gòu)成了極大的威脅。單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)必須長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠運(yùn)行,否則將導(dǎo)致控制誤差加大,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使系統(tǒng)失靈,甚至造成巨大損失。因此單片機(jī)的抗干擾問(wèn)題已經(jīng)成為不容忽視的問(wèn)題。
1、干擾對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的影響
1.1 測(cè)量數(shù)據(jù)誤差加大
干擾侵入單片機(jī)系統(tǒng)測(cè)量單元模擬信號(hào)的輸入通道,疊加在測(cè)量信號(hào)上,會(huì)使數(shù)據(jù)采集誤差加大。特別是檢測(cè)一些微弱信號(hào),干擾信號(hào)甚至淹沒(méi)測(cè)量信號(hào)。
1.2 控制系統(tǒng)失靈
單片機(jī)輸出的控制信號(hào)通常依賴于某些條件的狀態(tài)輸入信號(hào)和對(duì)這些信號(hào)的邏輯處理結(jié)果。若這些輸入的狀態(tài)信號(hào)受到干擾,引入虛假狀態(tài)信息,將導(dǎo)致輸出控制誤差加大,甚至控制失靈。
1.3 影響單片機(jī)RAM存儲(chǔ)器和E2PROM等
在單片機(jī)系統(tǒng)中,程序及表格、數(shù)據(jù)存在程序存儲(chǔ)器EPROM或FLASH中,避免了這些數(shù)據(jù)受干擾破壞。但是,對(duì)于片內(nèi)RAM、外擴(kuò)RAM、E2PROM 中的數(shù)據(jù)都有可能受到外界干擾而變化。
1.4 程序運(yùn)行失常
外界的干擾有時(shí)導(dǎo)致機(jī)器頻繁復(fù)位而影響程序的正常運(yùn)行。若外界干擾導(dǎo)致單片機(jī)程序計(jì)數(shù)器PC值的改變,則破壞了程序的正常運(yùn)行。由于受干擾后的PC 值是隨機(jī)的,程序?qū)?zhí)行一系列毫無(wú)意義的指令,最后進(jìn)入“死循環(huán)”,這將使輸出嚴(yán)重混亂或死機(jī)。
2、如何提高我們?cè)O(shè)備的抗干擾能力
2.1 解決來(lái)自電源端的干擾
單片機(jī)系統(tǒng)中的各個(gè)單元都需要使用直 流電源,而直流電源一般是市電電網(wǎng)的交流電經(jīng)過(guò)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后產(chǎn)生的,因此電網(wǎng)上的各種干擾便會(huì)引入系統(tǒng)。除此之外,由于交流電源共用,各電子設(shè)備之間通過(guò)電源也會(huì)產(chǎn)生相互干擾,因此抑制電源干擾尤其重要。電源干擾主要有以下幾類:
2.1.1 電源線中的高頻干擾(傳導(dǎo)騷擾)
供電電力線相當(dāng)于一個(gè)接受天線,能把雷電、電弧、廣播電臺(tái)等輻射的高頻干擾信號(hào)通過(guò)電源變壓器初級(jí)耦合到次級(jí),形成對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的干擾;解決這種干擾,一般通過(guò)接口防護(hù);在接口增加濾波器、或者使用隔離電源模塊解決。
2.1.2 感性負(fù)載產(chǎn)生的瞬變?cè)胍簦‥FT)
切斷大容量感性負(fù)載時(shí),能產(chǎn)生很大的電流和電壓變化率,從而形成瞬變?cè)胍舾蓴_,成為電磁干擾的主要形式;解決這種干擾,一般通過(guò)屏蔽線與雙膠線,或在電源接口、信號(hào)接口進(jìn)行濾波處理。這二種方法都需要在系統(tǒng)接地良好的情況下進(jìn)行,濾波器、接口濾波電路都必須良好的接地,這樣才能有效的將干擾泄放。
2.2 模擬信號(hào)采樣抗干擾技術(shù)
單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常要對(duì)一個(gè)或多個(gè)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣,并將其通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。為了提高測(cè)量精度和穩(wěn)定性,不僅要保證傳感器本身的轉(zhuǎn)換精度、傳感器供電電源的穩(wěn)定、測(cè)量放大器的穩(wěn)定、A/D轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定,而且要防止外部電磁感應(yīng)噪聲的影響,如果處理不當(dāng),微弱的有用信號(hào)可能完全被無(wú)用的噪音信號(hào)淹沒(méi)。在實(shí)際工作中,可以采用具有差動(dòng)輸入的測(cè)量放大器,采用屏蔽雙膠線傳輸測(cè)量信號(hào),或?qū)㈦妷盒盘?hào)改變?yōu)殡娏餍盘?hào),以及采用阻容濾波等技術(shù)。