（一）、抗干擾方法綜述： 在工業(yè)控制 智能儀表都采用了單片機(jī),單片機(jī)干擾措施提到重要議事日程上來單片機(jī)抗干擾措施
不解決,其它工作也是白費(fèi)勁要解決單片機(jī)抗干擾措施,必須先找出干擾源,然后采用單片機(jī)軟硬件技術(shù)
來解決
干擾源:主要來自外部電源內(nèi)部電源,印制板自制干擾,空中周圍電磁場干擾,外部干擾通過I/O 口輸
入等為敘述方便,我們分硬件軟件抗干擾措施來講:
(一) 硬件抗干擾措施
1.
交流程穩(wěn)壓:使電網(wǎng)電壓穩(wěn)定3.
變壓器雙隔離措施:變壓器初級輸入端串接電容,初次級線圈間屏蔽層與初級間電容中心接點(diǎn)接大地,次級外屏蔽層接印板地,這是硬件抗干擾的關(guān)鍵手段
4.
次級加低通濾波器:吸收變壓器產(chǎn)生的浪涌電壓7. 通訊線用雙絞線:排除平行互感
8. 防雷電用光纖隔離最為有效
9. A/D
轉(zhuǎn)換,用隔離放大器或采用現(xiàn)場轉(zhuǎn)換:減少誤差10. 外殼接大地:解決人身安全及防外界電磁場干擾
11.
加復(fù)位電壓檢測電路:仿止復(fù)位不充份,CPU 就工作,尤其有EEPROM 的器件,復(fù)位不充份會(huì)改變EEPROM 的內(nèi)容12.
MCU能夠適應(yīng)的電壓范圍一般在3V-5.5V，但電源的波動(dòng)對MCU而言卻很敏感，比如說MCU可以在3.3V電壓下穩(wěn)定工作，但卻不能在電壓在3V-5.5V波動(dòng)的情況下穩(wěn)定工作。13.
通常是用電源穩(wěn)壓塊，做好電源的濾波等工作，提示：一定要在電源旁路并上0.1UF的瓷片電容來濾除高頻干擾，因?yàn)殡娊怆娙輰Τ^幾十KHZ的高頻干擾不起作用。這就是為什么經(jīng)常在電源并上電容的原因14.
確實(shí)很重要，比如涉及模擬信號處理的，濾波電容一定要加足，寧大勿小，保證電源的純凈，信號不受干擾；電流大的線路，銅線必須得足夠粗。15.
一般單片機(jī)項(xiàng)目我們都是在電源端口處一個(gè)10uf電解電容和一個(gè)104瓷介電容，作雙重保證16.
通常隔離有：電源隔離，輸入輸出口隔離，空間隔離 （二）、鐘信號也會(huì)產(chǎn)生干擾 在
MCU中時(shí)鐘信號也會(huì)產(chǎn)生干擾，時(shí)鐘信號不僅是受噪聲干擾最敏感的部位，同時(shí)也是CPU 對外發(fā)射輻射干擾和引起內(nèi)部干擾的噪聲源。 輻射干擾的產(chǎn)生主要與時(shí)鐘信號的上升和下降時(shí)間有關(guān)，即門電路的跳變時(shí)間Tr 。時(shí)鐘頻率越高，信息傳輸線上信息變換頻率也就越高，致使干擾加劇，故在滿足系統(tǒng)功能要求的前提下，要盡量降低時(shí)鐘頻率。這樣有助于提高系統(tǒng)的抗干擾性能。為了避免時(shí)鐘信號被干擾，可以采取以下措施:
(1) 時(shí)鐘脈沖電路配置時(shí)應(yīng)注意靠近CPU ，引線要短而粗。
(2) 外部時(shí)鐘源用的芯片VCC與GND之間可接1μF 左右的去耦電容。
(3) 在可能的情況下，用地線包圍振蕩電路，晶體外殼接地。
(4) 若時(shí)鐘還做其它芯片的脈沖源，要注意隔離和驅(qū)動(dòng)措施。 （三）、設(shè)備與設(shè)備之間如何抗干擾 設(shè)備與設(shè)備之間這個(gè)就比較復(fù)雜了，涉及到電磁干擾，這個(gè)可能更需要整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾處理，比如屏蔽線或者隔離器等 屏蔽線對靜電干擾有較強(qiáng)的抑制作用，而雙膠線有抵消電磁感應(yīng)干擾的作用.
開關(guān)信號檢測線和模擬信號檢測線可以使用屏蔽雙膠線，來抵御靜電和電磁感應(yīng)干擾；特殊的干擾源也可以用屏蔽線連接，屏蔽了干擾源向外施加干擾。離這塊，隔離目的之一是從電路上把干擾源和易干擾的部分隔離出來，使監(jiān)控裝置與現(xiàn)場僅保持信號聯(lián)系，但不直接發(fā)生電的聯(lián)系。
隔離的實(shí)質(zhì)是把引進(jìn)的干擾通道切斷。從而達(dá)到隔離現(xiàn)場干擾的目的。一般單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)既有弱電控制系統(tǒng)又有強(qiáng)電控制系統(tǒng)，通常實(shí)行弱電和強(qiáng)電隔離，是保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定、設(shè)備與操作人員安全的重要措施。（四）、引腳抗干擾的方法看到這個(gè)我又想起之前，我們做的一個(gè)產(chǎn)品上，蜂鳴器的鳴叫響聲達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，就特意把蜂鳴器驅(qū)動(dòng)部分做了實(shí)驗(yàn)，研究改變參數(shù)對蜂鳴器的鳴叫影響。蜂鳴器是感性器件，在通斷電時(shí)候會(huì)產(chǎn)生反向電動(dòng)勢能，這個(gè)可能導(dǎo)致?lián)p壞元件，而且會(huì)干擾其它電路，通過電源直接進(jìn)入到MCU中。有些芯片由于內(nèi)部電路的關(guān)系確實(shí)這樣子的，因?yàn)槿绻_輸入懸空,在感應(yīng)電的情況下,輸出有可能是高,也有可能是低,還可能在振蕩，就有可能對其他引腳造成影響了 另外說道這個(gè)加電容，記得以前做產(chǎn)品時(shí)，看到MCU datasheet上有這么一說，某個(gè)引腳沒有被用到，不能直接NC，要通過一個(gè)電容連接到地GND
圖片
1（五）、上下電干擾 上下電干擾：但每個(gè)
MCU 系統(tǒng)在上電時(shí)候都要經(jīng)過這樣一個(gè)過程，所以要尤其注意。
MCU 雖然可以在3V 電壓下穩(wěn)定工作，但并不是說它不能在3V 以下的電壓下工作，當(dāng)然在如此低的電壓下MCU 是超不穩(wěn)定狀態(tài)的。
在系統(tǒng)加電時(shí)候，系統(tǒng)電源電壓是從0V 上升到額定電壓的，比如當(dāng)電壓到2V 時(shí)候，MCU 開始工作了，但這時(shí)是超不穩(wěn)定的工作，極容易跑飛。 （六）、隔離法抗干擾如果把電源電壓變化持續(xù)時(shí)間定為Δt，那么，根據(jù)Δt的大小可以把電源干擾分為四種情況：
1）過壓、欠壓、停電： 當(dāng)Δt>1s時(shí)產(chǎn)生的干擾，解決辦法是使用各種穩(wěn)壓器、電源調(diào)節(jié)器，對短時(shí)停電可用不間斷電源（UPS）供電。
2）浪涌、下陷、半周降出：當(dāng)1s>Δt> 10ms時(shí)產(chǎn)生
的干擾，可使用快速響應(yīng)的交流電源調(diào)壓器克服。
（3）尖峰電壓：當(dāng)Δt為μs量級時(shí)產(chǎn)生的干擾，
解決辦法是使用具有噪聲抑制能力的交流電源
調(diào)節(jié)器、參數(shù)穩(wěn)壓器或超隔離變壓器。
（
4）射頻干擾：當(dāng)Δt為ns量級時(shí)產(chǎn)生的干擾，可加2~3節(jié)低通濾波器消除干擾。在單片機(jī)系統(tǒng)中，為了提高供電系統(tǒng)的質(zhì)量，防止竄入干擾，建議采用如下措施：
（1）單片機(jī)輸入電源與強(qiáng)電設(shè)備動(dòng)力電源分開。
（2）采用具有靜電屏蔽和抗電磁干擾的隔離電源變壓器。
隔離變壓器的初級和次級之間均采用隔離屏蔽層（可用漆包線或銅等非導(dǎo)磁材料在初級和次級繞一層，但電氣上不能與初級、次級線圈短路，而后引出一個(gè)頭接地）。各初級、次級間的靜電屏蔽與初級間的零電位線相接，再用電容耦合接地。如圖所示：
圖片2 過程通道是系統(tǒng)輸入、輸出以及單片機(jī)之間進(jìn)行信息傳輸?shù)穆窂健Ｓ捎谳斎胼敵鰧ο笈c單片機(jī)之間的連接線長，容易串入干擾，必須采用隔離技術(shù)、雙絞線傳輸、阻抗匹配等措施抑制。2
、開關(guān)量隔離 有一種就是接光耦，我們做電機(jī)類項(xiàng)目的時(shí)候，
MCU與大功率電機(jī)控制區(qū)之間是要用光耦進(jìn)行隔離的，防止大電流燒壞MCU引腳，常用的開關(guān)量隔離器有光電隔離器、繼電器、光電隔離固態(tài)繼電器(SSR)。（
1）光電隔離器 光電耦合器是把一個(gè)發(fā)光
二極管和一個(gè)光敏
三極管封裝在一個(gè)外殼里的器件，光電耦合器的電路符號如圖
8—3所示。輸入信號使發(fā)光二極管發(fā)光，其光線又使光敏三極管產(chǎn)生電信號輸出，從而既完成了信號的傳遞，又實(shí)現(xiàn)了電氣上的隔離，如圖8—4所示。對啟動(dòng)或停止負(fù)荷不太大的設(shè)備，常采用光電耦合器來抑制輸出通道的干擾。
圖片3
圖片4 如果輸出開關(guān)量是用于控制大負(fù)荷設(shè)備時(shí)，就需采用繼電器隔離輸出。因?yàn)槔^電器觸點(diǎn)的負(fù)載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光電隔離的負(fù)載能力，它能直接控制動(dòng)力回路。在采用繼電器做開關(guān)量隔離輸出時(shí)，要在單片機(jī)輸出端的鎖存器
74LS273與繼電器間設(shè)置一個(gè)
圖片5OC
門驅(qū)動(dòng)器。用以提供較高的驅(qū)動(dòng)電流。平時(shí)的干擾一般是信號高低跳變是產(chǎn)生的尖峰，一般在芯片旁邊加上一個(gè)旁路電容，而且是盡可能靠近芯片的旁路電容就能解決，但是在工業(yè)應(yīng)用或者室外，久不久還是會(huì)出現(xiàn)干擾的情況，你的加上拉方法試過，有改善，但是貌似改善的算是一半多點(diǎn)，還是有一半的情況出現(xiàn)誤動(dòng)作，也不確定是不是程序不夠完善，反正還是有很多地方要注意檢查 （七）、軟件干擾 看了上面的，都是在講硬件干擾，我來說說軟件干擾吧
軟件抗干擾主要有亮點(diǎn)： 一是消除模擬輸入信號的嗓聲（如數(shù)字濾波技術(shù)）；二是程序運(yùn)行混亂時(shí)使程序重入正軌的方法。
看門狗抗干擾：失控的程序進(jìn)入“死循環(huán)”，通常都是采用“看門狗”技術(shù)使程序脫離“死循環(huán)”。通過不斷檢測程序循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，若發(fā)現(xiàn)程序循環(huán)時(shí)間超過最大循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入“死循環(huán)”，需進(jìn)行出錯(cuò)處理。
“看門狗”技術(shù)可由硬件實(shí)現(xiàn)，也可由軟件實(shí)現(xiàn)。 在工業(yè)應(yīng)用中，嚴(yán)重的干擾有時(shí)會(huì)破壞中斷方式控制字，關(guān)閉中斷。系統(tǒng)無法定時(shí)“喂狗”，硬件看門狗電路失效。而軟件看門狗可有效地解決這個(gè)問題
（八）、印制板工藝抗干擾:
.
電源線加粗,合理走線接地,三總線分開: 減少互感振蕩. CPU RAM ROM等主芯片,VCC 和GND間接電解電容及瓷片電容:去掉高低頻干擾脈沖
. 獨(dú)立系統(tǒng)結(jié)構(gòu),減少接插件與連線:提高可靠性,減少構(gòu)障率
. 集成塊與插座接觸可靠,用雙簧插座,最好集成塊直接焊在印制板上:防止器件接觸不良故障
. 有條件采用四層以上印制板,中間兩層為電源及地
(二). 軟件抗干擾措施:
1. 多用查詢代替中斷,把中斷源減到最少:中斷信號連線不大于0.1 米,防止誤觸發(fā)感應(yīng)觸發(fā)
2. A/D 轉(zhuǎn)換采用數(shù)字濾波:平均法,比較平均法等:防止突發(fā)性干擾
3. MCS-51 單片機(jī)空單元寫上00H,最后放跳轉(zhuǎn)指令到ORG 0000H:因干擾程序走飛,可能抓回去
4. 多次重復(fù)輸出,輸出信號保持在RAM 中:止因干擾信止輸出
5. 開機(jī)自檢 自診斷,RAM 中重要內(nèi)容要分區(qū)存放,經(jīng)常進(jìn)行比較檢查,機(jī)器不能帶病工作
6. 表格參數(shù)放在 EPROM 中,檢驗(yàn)和存于最后單元,防止EPROM
7. 加看門狗,軟件走飛可從頭開始
8. 開關(guān)信號延時(shí)去抖動(dòng)
9. I/O 口正確操作,必須檢查口執(zhí)行命令情況防止外部故障不執(zhí)行控制命令
10.
通訊應(yīng)加奇偶校驗(yàn)或查詢 表決比較等措施,防止通訊出錯(cuò)（三）
.這個(gè)濾波電容主要是在PCB layout時(shí)，要注意位置，基本上所有小電容都要靠近引腳 （九）、地線的處理MCU
的抗干擾，那就不得不說地線的處理1
、選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地。當(dāng)信號頻率小于1MHz時(shí)，應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時(shí)，可以部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地；當(dāng)頻率大于10MHz時(shí)，適合采用多點(diǎn)串聯(lián)接地；當(dāng)信號頻率在1~10MHz之間時(shí)，若地線長度不超過波長的1/20，可用單點(diǎn)接地
圖片6 2
、數(shù)字地、模擬地、電源地等分開走線，在一個(gè)點(diǎn)上可靠連接
圖片7MCU
的抗干擾，那就不得不說地線的處理1
、選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地。當(dāng)信號頻率小于1MHz時(shí)，應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時(shí)，可以部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地；當(dāng)頻率大于10MHz時(shí)，適合采用多點(diǎn)串聯(lián)接地；當(dāng)信號頻率在1~10MHz之間時(shí)，若地線長度不超過波長的1/20，可用單點(diǎn)接地
圖片8 2
、數(shù)字地、模擬地、電源地等分開走線，在一個(gè)點(diǎn)上可靠連接
圖片93、接地線應(yīng)盡量加粗，使它能通過三倍于印制板上的允許電流。一般接地線寬度應(yīng)在2~3mm以上。地線、電源線與信號線的關(guān)系是：地線＞電源線＞信號線4、 使數(shù)字電路的接地線形成閉環(huán)路。5、高頻部分盡量采用大面積包圍式地線以上若有不當(dāng)之處，還請各位大俠指教3、接地線應(yīng)盡量加粗，使它能通過三倍于印制板上的允許電流。一般接地線寬度應(yīng)在2~3mm以上。地線、電源線與信號線的關(guān)系是：地線＞電源線＞信號線4、 使數(shù)字電路的接地線形成閉環(huán)路。5、高頻部分盡量采用大面積包圍式地線
發(fā)表于 2014-6-12 13:35:02
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