单片机控制系统设计中的抗干扰措施

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7 d7 ^( c' Q1 r& k, o摘要:分析了单片机控制系统设计中可能出现的各种干扰，并介绍了相应的软硬件抗干扰措施。只要
$ Q. d  b+ u: B: w3 B& V! n6 a在系统中采用两者相结合的方法，就能保证系统长期稳定可靠的运行。

关键词:单片机;系统设计;硬件抗干扰;软件抗干扰

+ k0 j* d, K% ?8 X5 Z4 y0引言
1 u. Q( A% c8 f在工程实际中通常存在多种干扰源，如电磁波干
) Q' O; m$ S; b# A+ J3 c扰、电源干扰、系统本身产生的各种电磁辐射干扰等。
' V3 ^. i: q% o公寓用电智能管理系统要求长年连续的挂网运行，如果
0 i& z1 \; {6 g运行中出现任何异常现象，会造成系统计量可靠性、准
确性的降低，从而影响系统的使用价值，因此要求系统
+ \9 m# }* M, D# Q. I. j% [3 F能保证在干扰较强的现场运行。那么如何提高系统的抗
3 O0 Y6 j1 e0 B9 ^1 I干扰能力，保证其在规定条件下正常运行是公寓用电智
; t/ B/ S$ m. o3 U能管理系统设计中必须考虑的问题，也是关键问题。
1硬件抗干扰设计
* z  j! P# A! i$ w' ~( v8 b1.1电源干扰及抑制
由于单片机系统大多采用市电(个别采用电池供
8 }( a% W2 ~. j电)，极易受到各种原因造成的电网波动产生的干扰，
从而造成系统工作不稳定或出现“死机”现象。本系统
' @# `$ r6 o& x9 z% t* b主要采取如下措施提高系统抗电源干扰能力。
4 C( L( w! B0 g; \2 V2 V4 S1 ]) ?(1)采用开关电源供电。本系统采用12V与5V两种
. v  V9 Y2 z( F- c2 ^7 Q& w4 v6 Z开关电源分别对开关控制电路及单片机系统部分供电，
) m3 B1 R9 @/ K5 b$ ~6 x8 q虽然设计成本稍高，但系统抗电源干扰的能力得到增强。
(2)采取电网滤波技术。为进一步提高系统抗电源
5 S  V7 G  x0 c2 s( O2 j干扰能力，尽可能得到“纯净”电源，在开关电源前增
加了电源滤波模块，以滤去电网中由各种大功率设备产
生的尖峰脉冲干扰。
(3)直流电源滤波。对稳压后的直流电源进一步采
8 ?4 f8 l6 U6 R, L取滤波技术，如对各种蕊片电源增加电容滤波,对直流
电源与地线增加电感滤波。
% l% i9 B) l: l0 U9 v(4)每块采样板的电能采样电路均采用单独电源供电，
- f3 C, a) T% Z6 |: k! a以避免各采样板通过共地造成各房间火线相连(采样电路
8 \8 w2 q0 y6 x+ J1 S为火地)产生干扰与危险。采样电路电源设计采用交流电
# W# G1 G. l- o" C+ |  Z, q3 C2 y通过电容降压的方式整流、滤波后经稳压电路输出。由于
0 s7 r! A' [+ v2 q所需电流较小，稳压电路采用小功率的78L05实现稳压。
1.2地线干扰及抑制
图1为AD7755应用电路。在本系统中主要有以下
/ o! |' o7 l) h2 ^$ j几种地线。
模拟地:如采样芯片AD7755前的电压、电流信号
地。由于此地线与电网直接相连，为“火地"，故会串
, K2 K2 E* J1 g# R" q( U+ o0 M人电网中的各种干扰。
% w; b0 W/ d% u9 v7 I2 ^! d数字地:AD转换的输出与晶振电路的地线均可看
( f1 H6 _6 m8 S作数字地。由于数字信号为方波信号，且频率通常较高，
: d6 n2 }  e0 [% I故数字地富含各种高次谐波并具有较强辐射作用。若与
/ Q( k1 w6 t5 ?/ R' `模拟地直接相连会对模拟小信号产生干扰。模拟地与数
字地在电能采样电路中先分别接地，然后在一点最终连
/ {. ~5 o% \) k接在一起，本系统中通过电感L0将两者连接起来，电感
- V2 A1 m$ @% o( M/ J/ IL0即可连接直流地又可对各自的交流干扰起隔离作用。
信号地:此系统中指单片机系统中的地。该地与前


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由于单片机系统大多采用市电(个别采用电池供电)，极易受到各种原因造成的电网波动产生的干扰，从而造成系统工作不稳定或出现“死机”现象。