隨著單片機(jī)的發(fā)展,單片機(jī)在家用電器、工業(yè)自動化、生產(chǎn)過程控制、智能儀器儀表等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。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,開關(guān)操作等引起的電磁振蕩會波及很多電氣設(shè)備。這對我們單片機(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)測控系統(tǒng)必須長期穩(wěn)定、可靠運(yùn)行,否則將導(dǎo)致控制誤差加大,嚴(yán)重時會使系統(tǒng)失靈,甚至造成巨大損失。因此單片機(jī)的抗干擾問題已經(jīng)成為不容忽視的問題。
1、干擾對單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的影響
1.1 測量數(shù)據(jù)誤差加大
干擾侵入單片機(jī)系統(tǒng)測量單元模擬信號的輸入通道,疊加在測量信號上,會使數(shù)據(jù)采集誤差加大。特別是檢測一些微弱信號,干擾信號甚至淹沒測量信號。
1.2 控制系統(tǒng)失靈
單片機(jī)輸出的控制信號通常依賴于某些條件的狀態(tài)輸入信號和對這些信號的邏輯處理結(jié)果。若這些輸入的狀態(tài)信號受到干擾,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)存在程序存儲器EPROM或FLASH中,避免了這些數(shù)據(jù)受干擾破壞。但是,對于片內(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、如何提高我們設(shè)備的抗干擾能力
2.1 解決來自電源端的干擾
單片機(jī)系統(tǒng)中的各個單元都需要使用直 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)備之間通過電源也會產(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)于一個接受天線,能把雷電、電弧、廣播電臺等輻射的高頻干擾信號通過電源變壓器初級耦合到次級,形成對單片機(jī)系統(tǒng)的干擾;解決這種干擾,一般通過接口防護(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)生的瞬變噪音(EFT)
切斷大容量感性負(fù)載時,能產(chǎn)生很大的電流和電壓變化率,從而形成瞬變噪音干擾,成為電磁干擾的主要形式;解決這種干擾,一般通過屏蔽線與雙膠線,或在電源接口、信號接口進(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 模擬信號采樣抗干擾技術(shù)
單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常要對一個或多個模擬信號進(jìn)行采樣,并將其通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)行處理。為了提高測量精度和穩(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),微弱的有用信號可能完全被無用的噪音信號淹沒。在實(shí)際工作中,可以采用具有差動輸入的測量放大器,采用屏蔽雙膠線傳輸測量信號,或?qū)㈦妷盒盘柛淖優(yōu)殡娏餍盘?,以及采用阻容濾波等技術(shù)。