试析单片机系统的抗干扰问题与应对

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  摘要:应用单片机的过程中难免受到一些干扰,对于单片机设计方面最重要的任务之一就是解决单片机在应用过程中免干扰设置的研究设计。如今,在设计单片机应用系统方面,干扰问题就可以通过提升硬件与软件的相关设计技术来解决。但是,依经验所知,从软件方面来解决干扰问题的成本较小,效果也比较显著。本文从单片机易受干扰出发,着重从软件设计方面提出解决方案。
  关键词:单片机系统;抗干扰;问题;应对措施
  前言
  由单片机研发出来的一些系统经常会出现各种问题,令使用者对其使用产生抵触心理。往往单片机研发的系统在实验室中基本能够很流畅的运行,但是一旦一批批被送入工作场所进行生产作业和安装的时候就会常常出现很多非正常不规律的现象,而引起这些不正常不规律的原因主要是受到了干扰或者是设计系统时不够全面。解决单片机的干扰问题可以使应用系统的准确性得以提高,使其工作更加稳定,有利于单片机的操作。
  1 导致单片机系统出错的原因
  系统出错的现象主要是:单片机卡机死机、数据的显示无序混乱带有闪烁、定时不太准、对象不能很好地控制住、被控制的对象出现错误操作等等
  导致系统出错的原因基本上是由外部环境引起的,可能存在电源和磁场上的干扰等,而这些干扰会直接导致内部系统出错。分别导致二-1现象发生的原因是:(1)卡机死机:这个现象主要是因为其内部程序的原因,内部的指针错乱,不按部就班导致程序循环坏死;或者是因为RAM中的数据出现混乱,也可能造成循环坏死。(2)数据的显示无序混乱带有闪烁:主要是单片机的内部程序中指针出现错误,或者RAM数据错误等,如同导致卡机死机的原因,还有就可能由于与显示器相关的信号方面的锁存电路受到了严重干扰,导致了显示器出现闪烁现象。(3)定时不太准:单片机程序的指针发生错乱致使程序的中断,从而导致了运行时间超出了规定的时间;RAM中的数据出现混乱,计算出的程序的结果数值不准,误差很大。(4)对象不能很好地控制住:即对象控制不稳定。主要原因是被控制对象与锁存的电路之间线路受到了强烈干扰。(5)被控制的对象出现错误操作:一是内部程序中的指针出现错误,程序的运行也就跟着出错;RAM中的部分数据出现错误,致使程序计算的结果出现错误;外部的锁存电路严重遭到干扰,锁存产生错误,导致被控制的对象操作也有误。
  由设计制造方面出发,受干扰原因是:(1)程序的配件质量过低(2)设计者在屏蔽保护方面没有给予重视(3)较远的距离传输相关电流以及电压比较低(4)各零件之间的驱动功率不够,处于较为临界的状态(5)程序抗干扰的措施采取不充分(6)系统程序中电源的抗干扰的能力比较差,功率尤为不足。
  2 程序系统受到干扰的影响
  首先,干扰造成了数据的采集工作错误率偏高。当传感器信号输入时情况尤为严重。然后,单片机应用的程序系统时常需要有条件输入才能决定控制状态的输出工作。受到强烈干扰之后就会直接影响到信号输出这一环节,导致输出控制错误,或者直接导致控制的输出出错。再者,最容易受到干扰影响的便是RAM数据,它会导致RAM的数据变化,造成数值上的偏差,以至于定时的工作也不能正常完成。最后,程序在受到干扰之后出现失常,导致经常性的“循环坏死”。
  3 应对措施
  针对干扰产生的不同的影响,在软件设计上可以采用不同的措施,具体问题具体分析。
  3.1 降低采集数据上的误差的相关对策。为了提高单片机的数据采集系统数据检测的准确性以及精度,在软件设计上通常会采用数字过滤波的技术。数字过滤波技术实际上就是说通过有程序的计算对数据的采样进行相应的处理,排除强大的干扰,使加工程序更平稳,降低干扰噪音等,实现多元化的数字式过滤功能。
  3.2 针对控制状态出现异常的情况制定的软件解决方案
  3.2.1 多次采样;针对成功控制的功能,最常用的控制条件系统的做法对相关的控制的部分条件进行一次性采样,再依照控制的条件状态进行输出。可能在输出的途中会出现一些干扰情况使得系统的控制输出发生错误,这样的情况发生的时候,需要反复对控制条件进行采样工作,再对控制输出工作进行调整。这样的方法就是针对惯性比较大的部分控制系统都巨头比较优势的抗干扰作用。
  3.2.2 寄存当前的输出状态情况;系统在运行的时候能够不停的翻查储存单元的一些输出状态方面的信息,只要输出状态由于干扰出现异常情况,便可及时的恢复正确输入形式。
  3.2.3 安装自我检测的程序;这就要求在机器设置的时候,在计算机程序的特定位置或某个储存的单元设置安装状态的显示标志,并对这些标志进行监测,便可以随时掌握运行时控制状态的情况,方便在出现异常情况后能够及时的恢复正常工作,提高工作效率。
  3.3 针对程序的异常运行所设计的软件对策
  由于干扰造成的某些程序的异常运行最主要的原因就是PC数值被破坏导致的。如果说PC数值改变了之后超过应用程序的范围,那么计算机就会将超出程序的数据作为指令码进行运作。倘若PC数值改变之后又正好指向了操作数值范围或者常用数值内,就要将这些数值作为指令执行任务。然而这种程序不顾一切的运行的最终结果就是导致数据库以及工作储存器中记载的数据遭到破坏,或者很不幸的进入了一个死循环之中。
  遇到这样的情况解决方法一般如下:
  3.3.1 在系统程序编制时设置好程序上的陷阱,强迫需要的程序保持运行。意思就是,由于干扰因素的侵入造成PC数值改变的,一旦这些干扰进入了提前设置好的陷阱之中,随后强迫程序进行复位,重新运行,再返回到主界面。
  3.3.2 安装定时跟踪器,此方法利用安装好的定时器阻止干扰,并对程序的运行进行监测。
  4 总结
  单片机系统遭到干扰对系统程序运行影响是比较严重的,针对此情况,抗干扰措施的出现对于单片机的应用是相当重要的。本文提出以上几种抗干扰的基本软件类的应对措施。提倡软件类的措施是因为其操作简单,容易实现的特点。在单片机的日常运用中,以上几种应对做法是最常见的也是效果比较明显的。
  参考文献
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