隨著單片機的發展,單片機在家用電器、工業自動化、生產過程控制、智能儀器儀表等領域的應用越來越廣泛。然而處于同一電力系統中的各種電氣設備通過電或磁的聯系彼此緊密相連,相互影響,由于運行方式的改變,故障,開關操作等引起的電磁振蕩會波及很多電氣設備。這對我們單片機系統的可靠性與安全性構成了極大的威脅。單片機測控系統必須長期穩定、可靠運行,否則將導致控制誤差加大,嚴重時會使系統失靈,甚至造成巨大損失。因此單片機的抗干擾問題已經成為不容忽視的問題。
1、干擾對單片機應用系統的影響
1.1 測量數據誤差加大
干擾侵入單片機系統測量單元模擬信號的輸入通道,疊加在測量信號上,會使數據采集誤差加大。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 控制系統失靈
單片機輸出的控制信號通常依賴于某些條件的狀態輸入信號和對這些信號的邏輯處理結果。若這些輸入的狀態信號受到干擾,引入虛假狀態信息,將導致輸出控制誤差加大,甚至控制失靈。
1.3 影響單片機RAM存儲器和E2PROM等
在單片機系統中,程序及表格、數據存在程序存儲器EPROM或FLASH中,避免了這些數據受干擾破壞。但是,對于片內RAM、外擴RAM、E2PROM 中的數據都有可能受到外界干擾而變化。
1.4 程序運行失常
外界的干擾有時導致機器頻繁復位而影響程序的正常運行。若外界干擾導致單片機程序計數器PC值的改變,則破壞了程序的正常運行。由于受干擾后的PC 值是隨機的,程序將執行一系列毫無意義的指令,最后進入“死循環”,這將使輸出嚴重混亂或死機。
2、如何提高我們設備的抗干擾能力
2.1 解決來自電源端的干擾
單片機系統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的交流電經過變壓、整流、濾波、穩壓后產生的,因此電網上的各種干擾便會引入系統。除此之外,由于交流電源共用,各電子設備之間通過電源也會產生相互干擾,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(傳導騷擾)
供電電力線相當于一個接受天線,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,形成對單片機系統的干擾;解決這種干擾,一般通過接口防護;在接口增加濾波器、或者使用隔離電源模塊解決。
2.1.2 感性負載產生的瞬變噪音(EFT)
切斷大容量感性負載時,能產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、信號接口進行濾波處理。這二種方法都需要在系統接地良好的情況下進行,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
單片機應用系統中通常要對一個或多個模擬信號進行采樣,并將其通過A/D轉換成數字信號進行處理。為了提高測量精度和穩定性,不僅要保證傳感器本身的轉換精度、傳感器供電電源的穩定、測量放大器的穩定、A/D轉換基準電壓的穩定,而且要防止外部電磁感應噪聲的影響,如果處理不當,微弱的有用信號可能完全被無用的噪音信號淹沒。在實際工作中,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,或將電壓信號改變為電流信號,以及采用阻容濾波等技術。