電氣(qi)(qi)干(gan)擾(rao)影(ying)響單(dan)片(pian)(pian)機方案可靠(kao)安全運(yun)行，電氣(qi)(qi)干(gan)擾(rao)有來自外部的因素(su)，也(ye)有單(dan)片(pian)(pian)機方案自身(shen)的原因，并受系(xi)統結構(gou)設(she)計、元器件選擇和安裝(zhuang)、制(zhi)造工藝影(ying)響。這些(xie)干(gan)擾(rao)因素(su)常會導(dao)致單(dan)片(pian)(pian)機方案運(yun)行失常，造成數據(ju)搓搓、控(kong)制(zhi)失靈、程(cheng)序失常等問題(ti)。

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干擾對單片機的影響

電氣干擾對單(dan)片(pian)機方案的影響，電氣干擾會(hui)對單(dan)片(pian)機造成什么(me)后果

增大數據誤差

干擾侵入單片機方案的輸(shu)入通道，使模擬(ni)信(xin)號失真，數字(zi)信(xin)號出(chu)錯(cuo)。系統(tong)采(cai)集到這些失真的輸(shu)入信(xin)息(xi)，以此作出(chu)的反應必然是錯(cuo)誤的。

控制狀態失靈

一般控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)狀(zhuang)態(tai)的(de)輸出(chu)多半是(shi)通過單片機方案(an)的(de)后(hou)向通道。由于(yu)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)信號輸出(chu)較(jiao)大，所(suo)以(yi)不易(yi)直接受到外界(jie)干擾。但(dan)是(shi)在(zai)單片機控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統中(zhong)，控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)狀(zhuang)態(tai)輸出(chu)常(chang)(chang)(chang)常(chang)(chang)(chang)是(shi)依據某(mou)些條件(jian)狀(zhuang)態(tai)的(de)輸入(ru)和條件(jian)狀(zhuang)態(tai)的(de)邏輯處理結(jie)果。在(zai)這些環節(jie)中(zhong)，由于(yu)干擾的(de)侵入(ru)，都會造成條件(jian)狀(zhuang)態(tai)偏差(cha)、失誤，致使輸出(chu)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)誤差(cha)加大，甚至(zhi)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)失常(chang)(chang)(chang)。

數據干擾變化

在單片機方案中，程序及表格、常(chang)數(shu)(shu)均存(cun)放在EPROM或EEPROM中，這樣雖然避(bi)免了程序指令及表格、常(chang)數(shu)(shu)受干擾(rao)破壞(huai)，但片內(nei)(nei)RAM、外(wai)部(bu)擴展(zhan)RAM以(yi)及片內(nei)(nei)各種特殊功能(neng)寄存(cun)器(qi)等狀(zhuang)態(tai)都有可(ke)能(neng)受外(wai)來干擾(rao)而(er)變化。根據干擾(rao)串入渠道，受干擾(rao)的(de)(de)數(shu)(shu)據性質不(bu)同，系統受損壞(huai)的(de)(de)狀(zhuang)況不(bu)同，有的(de)(de)造(zao)成數(shu)(shu)值誤差，有的(de)(de)使(shi)控制失靈，有的(de)(de)改(gai)變程序狀(zhuang)態(tai)，有的(de)(de)改(gai)變某(mou)些(xie)部(bu)件（如串行端口等）的(de)(de)工作狀(zhuang)態(tai)，還有的(de)(de)可(ke)能(neng)破壞(huai)與中斷(duan)有關(guan)的(de)(de)專用(yong)(yong)寄存(cun)器(qi)內(nei)(nei)容，從而(er)改(gai)變中斷(duan)設置方式，關(guan)閉某(mou)些(xie)有用(yong)(yong)中斷(duan)，打開某(mou)些(xie)未使(shi)用(yong)(yong)中斷(duan)，引起意(yi)外(wai)的(de)(de)非法(fa)中斷(duan)。

程序運行失常

單片機(ji)方案受到干擾后(hou)，使三(san)總線上的數(shu)字(zi)信(xin)(xin)號(hao)錯(cuo)(cuo)亂(luan)，從而(er)引發一(yi)系(xi)列后(hou)果。CPU得到錯(cuo)(cuo)誤的數(shu)據信(xin)(xin)息(xi)，使運行(xing)操作數(shu)失真，導致結果出錯(cuo)(cuo)，并將這個錯(cuo)(cuo)誤一(yi)直傳遞下去，形成一(yi)系(xi)列錯(cuo)(cuo)誤。CPU得到錯(cuo)(cuo)誤的地址(zhi)信(xin)(xin)息(xi)后(hou)，引起程(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)(xu)計數(shu)器PC出錯(cuo)(cuo)，使程(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)(xu)運行(xing)離開(kai)正常軌道，導致程(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)(xu)失控(kong)、程(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)(xu)出錯(cuo)(cuo)、死循環、系(xi)統癱瘓。

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產生對單片機干擾的因素

干擾源

指產(chan)生干(gan)擾的元器件、設備或(huo)信號。如(ru)雷(lei)電、繼電器、可(ke)控硅(gui)、電機(ji)、高頻時(shi)鐘等都可(ke)能成為干(gan)擾源

傳播路徑

指(zhi)干擾從干擾源傳(chuan)播到敏感(gan)器件的通路或媒介。典型的干擾傳(chuan)播路徑(jing)是通過(guo)導線的傳(chuan)導和空間的輻(fu)射

敏感器件

指容易被干擾的對(dui)象，如(ru)A/D和D/A轉換器、單片機、數(shu)字IC、弱(ruo)信號放大器等。

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單片機抗干擾方法

抑制干擾源

抑制干(gan)擾(rao)源是單片機方案開發(fa)抗干(gan)擾(rao)設計(ji)中最優先(xian)考(kao)慮(lv)和最重要的措施(shi)

繼(ji)電器(qi)線圈(quan)增(zeng)加(jia)續(xu)流(liu)二(er)極(ji)管，消除斷開(kai)(kai)線圈(quan)時(shi)產(chan)生的(de)反電動勢干擾。續(xu)流(liu)二(er)極(ji)管會使繼(ji)電器(qi)的(de)斷開(kai)(kai)時(shi)間滯后，增(zeng)加(jia)穩壓二(er)極(ji)管后繼(ji)電器(qi)在單位時(shi)間內可動作更多的(de)次數(shu)。

• 在繼電器接點兩端并接火花抑制電路（一般是RC串聯電路，電阻一般選幾K到幾十K，電容選0.01uF），減小電火花影響。
• 給電機加濾波電路，注意電容、電感引線要盡量短。
• 電路板上每個IC要并接一個0.01μF～0.1μF高頻電容，以減小IC對電源的影響。注意高頻電容的布線，連線應靠近電源端并盡量粗短，否則，等于增大了電容的等效串聯電阻，會影響濾波效果。
• 布線時避免90度折線，減少高頻噪聲發射。
• 可控硅兩端并接RC抑制電路，減小可控硅產生的噪聲（這個噪聲嚴重時可能會把可控硅擊穿的）。

切斷干擾傳播路徑

干(gan)擾(rao)按其(qi)傳播路徑可分為(wei)傳導干(gan)擾(rao)和輻(fu)(fu)射(she)干(gan)擾(rao)兩類。所(suo)謂傳導干(gan)擾(rao)是指通(tong)過(guo)導線傳播到(dao)敏(min)(min)感(gan)器(qi)件(jian)的(de)(de)干(gan)擾(rao)。高(gao)頻(pin)干(gan)擾(rao)噪(zao)聲(sheng)和有(you)用(yong)信號(hao)的(de)(de)頻(pin)帶(dai)不同，可以通(tong)過(guo)在導線上增加(jia)濾波器(qi)的(de)(de)方法切斷高(gao)頻(pin)干(gan)擾(rao)噪(zao)聲(sheng)的(de)(de)傳播，有(you)時也可加(jia)隔(ge)離光耦(ou)來(lai)解決(jue)(jue)。電(dian)源噪(zao)聲(sheng)的(de)(de)危(wei)害最大，要特別注意處理(li)。所(suo)謂輻(fu)(fu)射(she)干(gan)擾(rao)是指通(tong)過(guo)空間輻(fu)(fu)射(she)傳播到(dao)敏(min)(min)感(gan)器(qi)件(jian)的(de)(de)干(gan)擾(rao)。一般的(de)(de)解決(jue)(jue)方法是增加(jia)干(gan)擾(rao)源與敏(min)(min)感(gan)器(qi)件(jian)的(de)(de)距離，用(yong)地線將它們隔(ge)離或者(zhe)在敏(min)(min)感(gan)器(qi)件(jian)上加(jia)屏蔽罩。

• 采用粗導線作為電源連接線；
• 地線應盡量短而直接走線；
• 對于插件式線路板，應多給電源線、地線分配幾個沿插頭方向均勻分布的插針；
• 單片機電源加濾波電路或穩壓器，以減小電源噪聲對單片機的干擾；
• 如果單片機的I/O口用來控制電機等噪聲器件，在I/O口與噪聲源之間應加隔離；
• 注意晶振布線。晶振與單片機引腳盡量靠近，用地線把時鐘區隔離起來，晶振外殼接地并固定；
• 電路板合理分區，如強、弱信號，數字、模擬信號。盡可能把干擾源（如電機、繼電器）與敏感元件（如單片機）遠離；
• 用地線把數字區與模擬區隔離。數字地與模擬地要分離，最后在一點接于電源地。A/D、D/A芯片布線也以此為原則；
• 單片機和大功率器件的地線要單獨接地，以減小相互干擾。大功率器件盡可能放在電路板邊緣；
• 在單片機I/O口、電源線、電路板連接線等關鍵地方使用抗干擾元件如磁珠、磁環、電源濾波器、屏蔽罩，可顯著提高電路的抗干擾性能。

提高敏感器件的抗干擾性能

提高(gao)敏感器(qi)件的(de)抗干擾(rao)性能是指從(cong)敏感器(qi)件這邊考(kao)慮盡量(liang)減少對干擾(rao)噪聲的(de)拾(shi)取，以(yi)及從(cong)不正常狀態盡快恢復的(de)方(fang)法。提高(gao)敏感器(qi)件抗干擾(rao)性能的(de)常用措施有：

• 布線時，盡量減少回路環的面積，以降低感應噪聲；
• 布線時，電源線和地線要盡量粗，降低耦合噪聲；
• 對于單片機閑置的I/O口，不要懸空，要接地或接電源，其他IC的閑置端在不改變系統邏輯的情況下接地或接電源；
• 對單片機使用電源監控及看門狗電路；
• 在速度能滿足要求的前提下，盡量降低單片機的晶振和選用低速數字電路；
• IC器件盡量直接焊在電路板上，少用IC座

印刷電路板采用抗干擾設計

印(yin)刷電(dian)路板是單(dan)片(pian)機方(fang)案中器(qi)件、信號(hao)線、電(dian)源線的高(gao)密度集合體。印(yin)刷電(dian)路板設計得好壞(huai)對抗干擾(rao)(rao)能力影響(xiang)很大(da)，故(gu)印(yin)刷電(dian)路板設計決不單(dan)是器(qi)件、線路的簡單(dan)布局安排(pai)，還必須(xu)符合抗干擾(rao)(rao)的設計原則。

地線設計

• 在工作頻率小于1MHz的低頻電路中，要單點接地；頻率大于10MHz時，要多點接地；
• 數字地和模擬地分開設計，在電源端與兩種地線相連，且地線應盡量加粗。

電源線設計

電(dian)源線除了要根據電(dian)流的(de)大(da)小，盡量加粗導體(ti)寬度(du)外，還應使電(dian)源線、地(di)線的(de)走向與數據傳遞的(de)方向一(yi)致，這將有助(zhu)于增強(qiang)抗噪(zao)聲(sheng)能力。

去耦電容配置

• 在印刷電路板的各個關鍵部位配置去耦電容應視為印刷電路板設計的一項常規做法。
• 電源輸入端跨接10～100/µF的電解電容器。如有可能，接100µF以上更好；
• 原則上每個集成電路芯片都應安置一個0.1～0.01µF的瓷片電容，如遇印刷電路板空隙小裝不下時，可每4～10個芯片安置一個1～10µF的限噪聲用電容器（鉭電容器）。這種器件的高頻阻抗特別小，在500kHz～20MHz范圍內阻抗小于1?，而且漏電流很小（0.5µA以下）；
• 對于抗噪聲能力弱、中斷時電流變化大的器件和ROM、RAM存儲器件，應在芯片的電源線（VCC）和地線（GND）間直接接入去耦電容；
• 電容引線不能太長，特別是高頻旁路電容不能帶引線。

印刷電路板的尺寸與器件布置

• 印刷電路板大小要適中。PCB板過大阻抗增加，抗干擾能力下降；過小易受鄰近線條干擾；
• 器件布局把相互有關的器件盡量放得靠近些，以獲得較好的抗噪聲效果；
• 時鐘發生器、晶振和CPU的時鐘輸入端都易產生噪聲，要相互靠近些；
• 易產生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路等應盡量遠離計算機邏輯電路，如有可能應另做電路板；
• 電路板要考慮在機箱中放置的方向，將放熱量大的器件放置在上方。

其他常用抗干擾措施

交流端用電感、電容濾(lv)波，去掉高頻、低頻干擾脈沖(chong)；

變壓器雙(shuang)隔離措施；

次(ci)級(ji)加(jia)低通(tong)濾波器，吸收變壓器產生的(de)浪涌電壓；

采用集成式直流穩(wen)壓電源；

I/O采用光電(dian)、磁電(dian)、繼電(dian)器隔(ge)離(li)；

通信線用雙絞線，排除平行互(hu)感；

加復位電(dian)壓檢測電(dian)路；

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