电子产品世界

3.5屏蔽技术
屏蔽措施可以防止电子设备向外辐射干扰电磁波，也可以削弱电磁干扰源对电子设备的干扰。对于噪声源较大的开关电源，可采用双重屏蔽，即开关电源内部把高频变压器和扼流圈进行屏蔽，然后对整个开关电源进行屏蔽保护。
3.6去耦电路
数字信号电平转换在转换过程中会产生很大的冲击电流，并在传输线和供应电源内阻上产生较大压降，形成严重干扰。为抑制此干扰，在电源电路、数字电路和信号处理电路中适当配置去耦电容，即形成去耦电路，这样可旁路集成电路产生的干扰。去耦电容计算可按以下方法计算：
C≥Δi/(Δv/Δt)
其中Δi、Δv为电流、电压的变化量，Δt为变化的时间。
3.7印刷电路板的设计
3.7.1组件的布局
 在电路板上元器件按功能集中布置，各功能模块的组件分开布局且不同模块分别与对应的电源、地线相连，最后集中一点接地。
（1）单片机和外围扩展电路布置在一起以缩短他们之间资料和地址总线长度，这样能获得较好抗干扰效果。
（2）布置逻辑电路时，原则上应在出线端子放置高速器件，稍远处放置低速器件和内存，这样布置可降低公共阻抗耦合和辐射耦合。
（3）降噪电容应靠近各个IC组件。
（4）为了降低外部线路引进的干扰，光电耦合器、隔离变压器和滤波器通常放在靠近出线端子的地方。
3.7.2电路板布线
（1）电源线、地线尽可能粗一点，且电流流向与信号流向一致。
（2）晶振电路应尽量靠近单片机，石英晶体振荡器外壳接地，时钟振荡电路、特殊高
速电路用地线圈起来。
（3）电路板铜模线尽量使用45°折线而不用90°折线。
（4）避免相邻信号线的线间干扰和减少信号在传输导线上的延迟。
（5）模拟信号避开高频、大电流器件，重要的模拟信号线采用地线包围的办法以减少电磁耦合。
38选择性能良好的组件
测控系统所处的环境往往有严重的干扰，因此选用性能很好的产品，特别是单片机晶振、RAM等，最好选用一级品，这样可提高系统的抗干扰性；为了提高噪声容限可选用CMOS器件；为了抑制共模干扰可选用测量放大器。
3.9提高输出信号电压或电流
如果输入输出连接线路较长，最好提高传送电压或电流，以减少信号的衰减或干扰引起的信号失真。较简单的方法是在传送端加一个1488，接收端加一个1489。
4单片机软件的抗干扰设计
尽管采取了硬件抗干扰措施，但由于干扰信号产生的原因很复杂，且有很大的随机性，因此在采取硬件抗干扰措施的基础上，采取软件抗干扰措施加以补充。常见的软件抗干扰技术有：数字滤波、指令冗余和“看门狗”技术、系统运行状态监视和提高开关量输入、输出干扰。
系统常见的出错现象：死机、被控对象误操作和定时不准，他们主要由于内部程序指针错乱使程序进入“死循环”和RAM资料被冲乱或改变导致的。
4.1数字滤波
当干扰叠加输入信道的模拟信号时，使数据采集误差加大。特别当输入信道模拟信号较弱时，此现象更加严重。为了消除数据采集的误差，常用算术平均法、比较取舍法、一阶滞后滤波法和中值法，可根据信号和干扰的规律，采用最优的设计方法。输入模拟信号处理如图2所示，通过数字滤波器可滤掉大部分由于输入信号干扰而引起的输出控制错误。

4.2指令冗余和“看门狗”技术
单片机受强干扰会造成程序计数器PC值改变和破坏程序正常运行。针对这一问题可在关键地方插入一些单字节指令NOP或有效的单字节指令并用引导指令LJMP MAIN 将捕获的“乱飞”程序引向复位入口地址，从而避免程序“乱飞”。可是有一些“乱飞”程序会导致死循环，通常采用软、硬件“看门狗”技术，“看门狗”技术就是不断监视程序运行时间，当程序运行出现故障时，计数器溢出，系统复位并重新运行系统程序。
4.3提高RAM资料可靠性
电源开启和断电及CPU受到干扰有可能破坏RAM中的资料。只有采用资料冗余技术保护RAM中的资料。系统复位后，立即将备用的RAM对重要参数进行自我检验和恢复，从而保护RAM中的资料。
4.4提高开关量输入、输出抗干扰
控制量有效信号上叠加一系列离散尖脉冲，这种干扰不易用硬件加以抑制，可采用软件重复检测以提高输入、输出接口抗干扰性。
5总结
不同的单片机系统都有自己的系统要求和特点，在硬件和软件抗干扰设计上也各有自己的特色。针对无线电射频干扰和交流电路工频干扰等5种主要的干扰源以及干扰的方式，可采用上述的硬件抗干扰措施。对于软件抗干扰措施，应首先了解测量对象和干扰因素，分析干扰的来源，然后根据系统设计有效的抗干扰方法。

参考文献

［1］余勇，李建秋，周明，等.车用柴油机ECU兼容性分析与设计［J］.汽车工程，2001，6
［2］韩晓东，杜宇.电动汽车单片机测控系统的抗.干扰设计［J］.电子技术，1999，9
［3］何希才.传感器及其应用电路［M］.北京：电子工业出版社，2001
［4］梁廷贵.集成运算放大器［M］.电压比较器分册.北京：科学技术文献出版社，2002
［5］王幸之，王雷，翟成，等.单片机应用系统抗干扰技术［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2000
［6］赵晶.电路设计与制版 Protel99高级应用［M］.北京：人民邮电出版社，2000

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关键词： 单片机 抗干扰 屏蔽技术 数字滤波