单片机抗干扰技术系统设计
单片机控制系统的工作环境比较复杂,一般都有存在自然因素或人为因素产生的电磁干扰.。各种干扰通过一定的途径进入单片机控制系统或测量通道，就会对单片机控制系统产生干扰，通常将上述影响正常工作的各种干扰信号称为噪声。在单片机控制系统中，如果出现干扰，就会影响指令的正常执行，造成事故或控制失灵；如果在测量通道中存在干扰，就会产生测量误差，计数器受到干扰可能造成记数不准，电压的冲击有可能使用权系统无法正常运行甚至损坏。
凡是能产生一定能量，可以影响到周围电路正常工作的信号都可以认为是干扰源。干扰有的来自外部，有的来自内部。
一般来说，干扰源可分为以下3类：
1、自然界的宇宙射线，太阳黑子活动，大气污染及雷电因素造成干扰信号。
2、物质固有的，即电子元器件本身的热噪声的散粒噪声。
3、人为造成的，主要是由电气的电子设备引起的干扰。
这些干扰在系统工作中的环境中广泛存在，包括动力电网的电晕量放电，绝缘不良的弧光放电，交流接触器、继电器接点引起的电火花，照明灯管所引起的放电，变压器、电焊机等大功率设备启动浪涌，可控硅开关造成的瞬间尖峰，都会对交流电网产生影响，通过电源系统影响单片机系统的正常运行。另外，像大功率广播、电视、通信、雷达、导航、高频设备以及大功率设备所发出的空间电磁干扰，系统本身电路的过渡过程，电路在状态转换时引起的尖峰电流，电感或电容所生的瞬间电压和瞬间电流也会对系统工作产生干扰。印制电路板布局不合理、布线不规则、排列不合理、粗细不均匀等使电路板自身产生相互影响；系统安装布线不合理，强弱电走线没有分开，都会对系统造成干扰。
噪声干扰的频谱很宽，干扰噪声可以是直流、交流、脉冲等形式。从噪声进入控制系统的途径来讲，主要有3种干扰通道，如图1-1所示。
图1-1 单片机控制系统主要干扰途径
空间电磁干扰（场干扰）通过电磁波辐射进入系统；I/O通道干扰通过和主机系统相连接的输入通道、输出通道及与其他系统相连的通信端口进入单片机系统；电源系统干扰，主要是指通过供电系统的直流电源线路或地线进入系统。在一般环境下，空间干扰在强度上远小于其他两种渠道进入系统的干扰，而且空间干扰可用良好的屏蔽与正确的接地，或采用加高频滤波器的方法解决。因此，我们研究抗干扰设计的重点应放在尽可能减少由供电系统和I/O通话所引起的干扰。
测控系统的内部电路比较复杂，不仅有传感器，还有输入通道、单片机测控系统（或数字信号处理系统）、数显装置、接口电路、控制电路及稳压电源等，并且是模拟与数字电路并存、硬件与软件相结合的。它在工业环境下远距离舆模拟或数字信号时，不仅容易受到外界强干扰，而且系统本身也会产生干扰。为了提高系统的可靠性，必须有效地抑制各种干扰，优化电路设计和软件设计。
对单片机测控系统造成干扰的原因大致有以下4种：
1．电网干扰
单片机测控系统大多采用交流供电，电网质量的好坏，直接影响到系统能否正常工作。电网干扰主要包括浪涌电压和电磁干扰。工业现场的大功率电气设备在启动或停止时，会造成几百伏、甚至几千伏的浪涌电压并伴有火花干扰。此外，当电网频率不稳定或电网电压长时间欠压、过压时，也会影响性能指标。
2．传输线干扰
传输线干扰是在输入、输出口线上形成的干扰，亦称通道干扰。一个大型单片机测控系统，可能需要几百个、甚至上千个温度传感器，其输入、输出口线（含模拟信号线、数据线、控制线等）多达数千条，其长度可达几十米到几百米。这就很容易将工业现场的干扰引入系统中。轻者会产生误差，重者可将有用的信号完全淹没掉，导致测量无法进行，甚至损坏单片机测控系统。当信号靠近220V交流电源线时，还会引入50Hz干扰。
3．空间电磁波干扰
电磁干扰的能量是以电磁波的形式在空中传播的。它包括由太阳等天体辐射的电磁波，广播、电视及各种无线通信设备发出的电磁波，空调机、日光灯、微波炉等家用电器产生的电磁干扰。电磁波不仅会严重干扰电子设备的正常工作，造成程序失控、控制失灵，还直接危害及人体健康，甚至造成永久性损伤。这引起了国内外电子界的高度重视。为此，我国早在1987年就制定了“电磁辐射防护规定”，1998年又颁布了“电磁辐射环境保护管理办法”，以加强对全国电磁辐射污染环境的统一管理。
4．机内干扰
不容忽视的是，任何一台正在工作的电子设备，它本身就是一个干扰源。单片机测控系统的机内干扰也分串模干扰和共模干扰两大类。机内干扰信号包括由电磁继电器产生的火花放电干扰、自激振荡（含振铃电压）、尖峰干扰、噪声电压（如开关噪声、电容噪声、高频变压器噪声、音频噪声）等
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