牟立萍
（哈尔滨华德学院 黑龙江省哈尔滨市）
摘要：单片机应用系统能在相当大的程度上提升生产效率，故其对产品质量的保障而言至关重要。在实际的操作过程中，单片机的可靠性与安全性会因受到各种各样的电磁影响和干扰便遭到了巨大的威胁与挑战。所以要务必保证单片机在工作之中保持稳定与可靠的状态，因为一旦产生问题就将出现极其严重的不利后果，从而引致不必要的财产损失。所以，为了对生产的过程进行保驾护航，我们要注重提升对单片机嵌入式系统在抗干扰技术上的研究与发展。本文首先着重分析了单片机嵌入式系统的干扰形式，并立足于软件抗干扰技术与硬件抗干扰技术这两大层面上展开了详细地阐述与讨论。
关键词：单片机嵌入式系统；硬件抗干扰技术；软件抗干扰技术
一、干扰对单片机应用系统的影响
1.1导致测量误差变大
在单片机系统保持运行的过程中，干扰因素造成的电磁振荡，会造成单片机系统中的模拟信号输入通道受到干扰，造成信号叠加，导致系统的数据采集发生偏差。尤其是对于一些微弱的信号进行测量时，这时如果干扰的电磁振荡幅度较大，就很可能将微弱的信号淹没，造成测量的失效。
1.2导致控制系统失效
单片机嵌入式系统中的输出控制信号在很多情况下是受到具体环境下的状态输入信号影响的，有时候也会受到相关信号的逻辑处理的结果影响，假设这些输入的状态信号被干扰了，造成输入的信号状态发生了改变，这时输出的控制误差加剧，可能会引起控制系统的失效，导致控制系统无法正常工作。
1.2导致程序无法正常使用
在单片机嵌入式系统工作的过程中，在受到相应的干扰后，系统的自我保护和防御功能可能会对于相关电气设备进行复位处理，但是在持续的干扰环境下，相关设备反复进行复位操作，就会导致系统运行的终端，造成系统无法正常使用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在相关的干扰作用下，单片机嵌入式系统中的程序计数器的PC数据也许会发生变更，对于程序的正常有效使用也是大大不利的。外界干扰对于单片机程序计数器PC数值的影响是不确定的，这种随机性可能会导致程序执行一些完全没有操作意义的指令，更有甚者，导致系统进入死循环的模式中，造成系统设备的操作混乱甚至死机。
二、硬件抗干扰技术
要想有效地提升单片机嵌入式系统的抗干扰能力，硬件抗干扰技术无疑是最佳的选择。该抗干扰技术可以尽可能地削弱干扰源的干扰效果，其抗干扰的原理就是阻断干扰传输的途径，在实践操作中主要有三种表现形式：去耦技术、屏蔽技术和电源干扰控制。
2.1去耦技术。由于会有许多数字信号的电平转换情况会在单片机嵌入式系统里发生，因而产生了比较强大的电流冲击，进而形成电源内阻与传输线路上较大的电压降，最终干扰到系统。可在嵌入式系统的设计安装过程中设置去耦电容，以形成去耦电路，从而控制甚至是消除这种干扰。虽然去耦电容能多方面作用于单片机嵌入式系统，但其中有两个方面比较重要：第一，为收集线路在关闭瞬间所产生的充放电能量，去耦电容要具备一定程度的蓄能功能；第二，去耦技术要具备有效消除旁路期间所产生的高频噪声的能力。
2.2屏蔽技术。通过对屏蔽技术在实际工作中的有效利用，就可以提升系统的抗干扰能力。具体做法便是在金属质地的箱体中放入单片机嵌入式系统，这样就可以利用金属箱体屏蔽电磁的原理来削弱箱体外部的磁场和电场信号，最终有助于应用系统提升抗干扰能力。另外，为了能实施更有效的屏蔽，尽可能地避免干扰，我们可在设计单片机的过程中隔离信号线路与电源线路，以避免使这两种线路在同一金属管或箱体内同时穿入。
2.3电源干扰。在单片机嵌入式系统当中一项相当关键的干扰来源便是电源干扰，由于电源可以产生能源，一方面向系统供给了能源，另一方面也把产生的噪声添加在了系统的中断线、复位线和一些其他相关的控制线路中。为了能够有效地减少在电源内部产生的脉冲干扰，我们可以将初级线圈屏蔽层以及次级线圈屏蔽层安装在电源的变压器中。可以采用压敏电阻来减弱压敏电阻两端的电压、浪涌及尖峰，因为电流会因电压超过限值迅速增大而短路，则可以利用该特性及时吸收浪涌电压、瞬时尖峰，同时利用压敏电阻并联在电源间的初次级从而对浪涌电压尖峰进行有效的抑制。
三、软件抗干扰技术
单片机嵌入式系统在工作过程中会产生很多的干扰信号，干扰机理十分复杂，干扰因素也比较多，存在很多的偶然性与随机性，因此我们仅仅使用硬件技术提高其抗干扰能力是不够的，还应该提高系统软件的抗干扰能力，以此来保障单片机嵌入式系统的正常工作。软件抗干扰技术是硬件抗干扰技术的重要补充，该技术能耗较低，投入较少，在实际的使用中十分广泛，也对提高单片机嵌入式系统抗干扰能力有着十分重要的意义。
3.1系统指令冗余技术。单片机嵌入式系统在工作的过程中如果跑飞的程序在ROM区中工作的时候，我们可以采用指令冗余技术进行调整。在具体的设计过程中，指令冗余技术主要分为两种：重要指令冗余以及NOP指令的使用。这两种指令的应用方式与应用场所是不同的，在实际的软件设计之中我们应该对其具体的工作环境进行分析与讨论，根据其工作环境的特点灵活的选用这两种方式来提高单片机嵌入式系统的软件抗干扰技术。
3.2系统软件陷阱技术。当跑飞的程序落在非程序区（如EPROM未使用的空间或某些数据表格区），则采用软件陷阱使程序恢复正常所谓软件陷阱，就是在非程序区设置一些拦截程序，将失控的程序引至复位入口地址0000H或处理错误程序的入口地址ERR，在此处利用LJMP指令，使程序走入正轨。
这样不仅可以降低系统中的信息调度复杂度，也可以对服务终端的数量进行限制，以保证系统带宽满足用户的需求。针对协作式信号处理，通过信号的发送和接受，从而提高系统频谱率，同时也提高蜂窝小区边缘的用户吞吐量，协作信号处理会造成系统调度复杂度，但是，其可以提高网络架构系统的性能，协作式信号处理主要包括联合接受、联合发送和协作式调度、协作式波束赋型等两种方式。
四、结论
目前，嵌入式单片机日益得到广泛应用，为了改善设备的可靠性，就要强化抗干扰技术，为嵌入式单片机的有效运行提供可靠的保障，在实践中可以交叉使用不同的抗干扰技术，借此来形成完善以取得较好的效果。在分析干扰源的基础上，确定受到干扰的类型，结合硬件与软件技术来完善操作，以避免干扰并为恢复运行奠定基础，保证单片机能够稳定工作。
参考文献：
[1]谭庆龙.嵌入式单片机系统的抗干扰技术研究[J].中国新通信，2016，18（11）：38.
[2]姜凤茹.嵌入式单片机系统的抗干扰技术[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2015（11）：275.
作者简介：牟立萍（1982.12.12-）；女；山东莱州；汉；硕士研究生；工程师：教师：研究方向控制理论与控制工程；哈尔滨华德学院。
论文作者:牟立萍
论文发表刊物:《云南电业》2019年6期
论文发表时间:2019/11/28
标签：单片机论文; 抗干扰论文; 干扰论文; 技术论文; 系统论文; 嵌入式系统论文; 程序论文; 《云南电业》2019年6期论文;