单片机在嵌入式系统应用中的抗干扰措施

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  • 单片机在嵌入式系统应用中,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。本文根据笔者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。

      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。在众多的应用系统中共同面临的一个问题,就是它在应用系统中的可靠性,这就要求我们在设计时应根据现场具体情况,在硬件设计、线路板设计、软件设计等方面来采取相应的抗干扰措施。

      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
      
      压敏电阻两端的电压如超过其限定值时,电流会迅速增大,呈短路状态,利用这一特点,可以用它吸收瞬间的尖峰、浪涌电压。压敏电阻并联在电源变压器的初、次级,加入压敏电阻后,电源干扰造成单片机程序失控的可能性减小。压敏电压的计算公式为:VIMA=1.56×32×V~(V~:交流电压有效值)

      2.滤波器抑制高频干扰
      
      市电中含有多种高次谐波,它们很容易经电源进入单片机系统,另外一些射频发射、电磁波等也会由电源线感应反馈入单片机系统造成干扰,因此在电源电路中加入低通滤波电路让50 Hz市电基波通过,抑制掉高频信号。此外在电源变压器的初次级之间均用屏蔽层隔离,减少其分布电容,提高抗共模干扰的能力。

      图1中列出了几种不同形式的滤波电路。

    单片机在嵌入式系统应用中的抗干扰措施

      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。

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