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单片机在嵌入式系统应用中的抗干扰措施

已有 824 次阅读| 2008-8-14 16:20 |个人分类:嵌入式开发嵌入式系统

本文关键词：嵌入式系统嵌入式嵌入式系统应用

随着科学技术的迅速发展，单片机在各个领域中的应用越来越广泛。本文龙人向您讲述单片机在嵌入式系统中的应用，而在应用的过程中抗干扰性能是系统可靠性的重要指标，抗干扰设计是单片机系统研制中不可忽视的一个重要内容。下面龙人工程师根据在自己在实际工作中的体会，就单片机在嵌入式系统应用中的抗干扰问题进行探讨，并给出了排错设计、容错设计的一些方法和措施。

　　一、抗电源干扰的措施
　　
　　大部分单片机嵌入式系统都采用市电电源供电，在应用系统中一个很重要的干扰就来自电源。市电的各种干扰，如雷电、大容量感性负载的起停等，都会造成电源瞬间欠压、过载，产生浪涌、下陷、尖峰等干扰，但我们可采取如下有效抗干扰措施。

1．用压敏电阻抑制尖峰、浪涌

2．滤波器抑制高频干扰
　　二、印刷电路板的抗干扰设计
　　　　印刷电路板是单片机应用系统中器件、信号、电源线的高密度集合体，印刷电路板设计的好坏对抗干扰能力的影响很大。

　　1．电源线、地线的设计
　　
　　在单片机应用系统，接地是抑制干扰的重要方法。线路板上既有逻辑电路，又有模拟电路，两者的地线要分别与电源端地线相连。低频电路的地线尽量采用单点并联接地，高频电路宜采用多点串联接地。接地线如果很细，接地电位则随电流的变化而变化，使系统抗噪声性能变坏，因此应加粗接地线条，使它能通过3倍于印刷电路板上的允许电流。

2．一些特殊措施
　　
　　在印刷电路板的各个关键部位配置去耦电容应视为印刷电路板设计的一项常规做法。原则上每个集成电路芯片都应安置一个0．01μF的瓷片电容排除射频耦合干扰，电容引线不能太长，应紧靠芯片的电源线、地线。

　　三、程序运行失常的对策
　　
　　前面所介绍的抗干扰措施仅是尽量减少干扰，提高系统运行的可靠性，但在恶劣的工作环境下程序长期运行仍可能失控：PC值指向操作数，将操作数作为指令码执行；PC值超出应用程序区，将非程序区中的随机数作为指令码运行。不管何种情况，都会造成程序的非正常运行或死机。看门狗就是在程序跑飞或死机时，对系统进行重新置位或复位，使系统恢复正常运行的一种专用电路。常用的看门狗有2种：软件狗和硬件狗。1．硬件看门狗 2．软件看门狗

　　四、软件中的抗干扰措施
　　
　　提高系统可靠性的方法有排错设计和容错设计。前面提到的排错设计并不能将干扰完全解决。而容错就是允许系统发生故障，借助冗余技术使其自动抵消，在故障存在的情况下也能使系统正常运行。下面介绍一下常用的几种软件容错方法。

1．数据采集误差的软件对策
　　
　　对于实时数据采集系统，为了消除传感通器中的干扰信号，在硬件上常采取模拟滤波器对信号实现频率滤波，也可以用CPU的运算控制功能也可以实现频率滤波，这就是数字滤波（软件滤波）。

　　2．时间冗余
　　
　　在程序的适当位置设置若干检查点，在每一个检查点保存程序在该检查点之前正确运行而得到的全部信息及标志。

　　3．N版本程序设计

　　N版本程序设计，是为某一个确定功能而独立编制的几个程序同时运行，其结果是通过这些独立程序的运行结果经多数表决而得到的。N版本程序设计中，特别强调N版本，因为如果各程序采用了相同的结构、相同的算法，就有可能产生相同的错误而使多数表决失败。

　　4．弃权规则
　　
　　就是当程序运行或继续运行的某些必要条件未能具备时，放弃对这些条件的要求，不是产生等待、中断、出错或停机，而是采用跳过、转移、N－1、默认等方式保证程序继续运行，这些方法只适用于屏蔽暂时故障，所以要求同时产生报警输出，以便确定是否需要人为干预来消除永久故障。弃权规则首先要不影响程序的正确性和适应用性。