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ISSN 1009—3044 C柳npufer_I(no刚ed咖andnc，mo叻电脑知识与技术 http：，／、’w．dnzs．net．cn V01．5，No．8，March 2 Tel：+86—55l一5690963569()964 2009．pp．200l，20l 基于工业环境下单片机应用系统硬件抗干扰技术的研究 董少明 (陕西工业职业技术学院信息T程系．陕西咸阳712000) 摘要：由于现实工业环境的恶劣．意想不到的干扰源所产生的干扰。会对单片机应用系统的可靠性与安全性构成极大的威胁。轻则 会使控制误差增大．影响产品质量．严重时会使系统失灵、崩溃，造成重大损失。该文着重分析了工业环境下主要干扰源对单片机应 用系统产生干扰的现象．同时就单片机应用系统采用硬件技术抵御干扰的对策和解决方法进行了探讨。 关键词：单片机应用系统；工业环境下抗干扰技术：硬件抗干扰技术 中图分类号：F勰7 文献标识码：A 文章编号：1∞9—3044(2009)08—2∞1一01 l引言 单片机在工业自动化、生产过程控制等工业领域的应用日趋广泛，它的应用大大提高了产品的质量．有效的提高了生产效率。但 是。由于现实工业环境的恶劣，意想不到的干扰源会产生出各种各样的干扰，对系统的可靠性与安全性构成了极大的威胁。单片机系统 必须长期稳定、可靠运行，如若没有口f靠的抗干扰措施，轻则会使控制误差增大，影响产品质星．严重时会使系统失灵、崩溃．造成重大 损失。本文着重分析工业环境下各种干扰对单片机应用系统的影响，并从硬件方面给出一些抗f扰对策和切实日『行的解决方法。 2干扰现象的分析 ‘在工业环境下影响单片机应用系统可靠、安全运行的主要因素有多种。其干扰现象主要有： 1)在工业环境中当一砦大型设备或用电量巨大的设备(如：机械加丁设备中的大型龙门刨床、热加工设备中的高频电路、有色 金属冶炼设备中的电弧电路)启动和停机时都会使局部电网的电压和电流产生较大的波动甚至造成电压瞬时跌落．从而造成附近 的单片机应用系统直流稳压电源供电电压的骤升骤降，造成十扰，影响系统的稳定性。 ·2)大型用电设备的启停、工作与高压状态和高频状态的设备以及电磁开关工作时产生的电磁辐射干扰；雷电、电弧、广播电台 等辐射的高频信号产生的电磁辐射干扰都有可能从信号采集系统、输入设备等输入通道或强电、伺服系统等输出通道进入单片机。 另外形成寄生在电网上的各种高频下扰信号．也有口『能通过供电系统进入对单片饥，造成干扰。 3．)由于任何电源及辅电线都存在内阻、分布电容和电感等，正是这些因素引发r电源的噪声干扰。此外在工业环境中由于电源 系统的共用．多台设备之间通过电源、地线也会产生相互干扰。 4)在工业电网电源中50HZ的工频干扰也会对单片机应用系统的输入通道造成干扰，影响测量精度、破坏单片机的可靠运行和 正常控制。 5)另外大功率晶闸管在导通时产生的高次谐波大电流，也可能向守间辐射或通过传导耦合形成对单片机系统的干扰。 6)在控制箱内和PCB板中也可能由于设计、安装的缺陷产生温度漂移，零点漂移，寄生电容从而产生一些莫名其妙的干扰信 号，使得测量数据误差加大．形成对单片机系统的干扰。 7)静电和电磁感应干扰。 这些因素对单片机系统造成的干扰主要表现为：侵入单片机系统输入通道，使得数据采集误差加大，甚至淹没测量信号。破坏 单片机片内RAM、外部扩展RAM、E2PROM中的数据，影响程序的正常运行。 3硬件抗干扰对策和解决方法 ‘硬件抗干扰技术是系统设计时首选的抗干扰措施，它能有效抑制干扰源，阻断干扰传输通道，保障单片机应用系统的安全。以 下从四方面就单片机应用系统的硬件抗干扰技术展开讨论： 3．1电源系统的抗干扰措施 对于单片机应用系统来说，最严重的干扰来源于电源。一般解决的方法是： 1)为防止大型设备启停时造成局部电网电压波动，影响到单片机系统直流供电电压的骤然升降，在单片机直流稳压电源前添 加一台交流净化稳压电源以保证供电系统的稳定性，防止电源的过电压和欠电压；此外还应增大直流稳压电源的功率储备。 2)为防止电压的瞬时跌落，添加后备电源供电保护系统。 3)为抵抗电网上的各种高频干扰信号通过直流电源进入单片机．应采用隔离变压器，并使其一次侧、二次侧之间均采用屏蔽层 隔离，以减少其分布电容．提高抗共模干扰能力。即在电源变压器初级绕组与次级绕组之间以及次级绕组之外包裹一层屏蔽层，同