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【MCU每周论点】如何提高单片机的抗干扰能力？亲你懂吗？

2014-2-23 19:20:42 56272 单片机

本帖最后由吴鉴鹰于 2014-3-3 13:37 编辑

如何提高单片机的抗干扰能力？亲你懂吗？

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吴鉴鹰单片机项目详细解析系列（连载）之基于单片机的实战项目查看相关的帖子

   一个工人把手伸进一个5吨重的剪板机下面想取出一块钢板，万万没有想到，瞬间一阵惨叫，两只手被压为肉泥；一天，一个化工厂的配料机的按钮被按下，想停止原料的继续流入，万万没有想到系统失控，造成一个化工厂夷为平地；这天，矿井下面一切正常的运转着，万万没有想到一个钢柱子朝着老张飞奔而去，插入老张腹部，幸好没中要害，但也留下后遗症、、、、、、
   这些最终的结论都是设备的干扰造成的误动作，可能运行一千次出现一次，甚至运行十万次出现一次，更有甚者一年出现一两次，但是只要已经出现后果就不堪设想，造成人身财产的重大伤害。
   原来我在镇江做焊机的时候，老是出现焊机在上电瞬间有信号输出，出现的频率很高，最严重的一次是差点将一个客户员工的手指压到。后来我想了个方法就是是在信号输出的I/O口上加上一个50k的上拉电阻，发现问题还是有，但是出现的频率降下来了，后来又改用15k的电阻，就彻底地把那个文艺解决了，后来查了很多资料才知道：由于干扰信号也遵循欧姆定律，所以在越存在干扰的场合，选择上拉电阻就要越小,因为干扰信号在电阻上产生的电压就越小。因为这个事也得到了老板的赏识。
   就像王兴之先生编写的《单片机应用系统电磁干扰与抗干扰技术》书中说到的那样—— 电磁干扰已成为许多电子设备与系统在现场正常操作运行的主要障碍之一。这本书对单片机的电磁干扰可抗干扰技术做了详细的理论阐述和大量抗干扰的技术方法，大家可以看一看。
   以上是我的一个小小的项目经验，那么作为一个优秀工程师的您，那么对于针对单片机的干扰，减少这种悲剧的发生，您能分享您宝贵的意见吗？热烈欢迎各同行各抒己见，提出自己的独特见解！

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2014-2-23 19:20:42　　 1 评论 淘帖0 举报

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1 条评论

陈震天
2014-3-11 09:17
楼主这个意义很大，非常感谢分享！

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104 个讨论

0 CrazyMCU 发表于 2014-2-23 22:11 这个电路图是电源，电源要外接线到MCU电源端口，这段线有可能产生电感杂波，所以滤波电容要尽可能地加在 ... 这个滤波电容主要是在PCB layout时，要注意位置基本上所有小电容都要靠近引脚

2014-2-23 22:14:49 评论举报 21^# 陈峰

0 A670521546 发表于 2014-2-23 21:59 嗯，这个那当然是要计算的。另外说道这个加电容，记得以前做产品时，看到MCU datasheet上有这么一说， ... 嗯嗯，有些芯片由于内部电路的关系确实这样子的，因为如果引脚输入悬空,在感应电的情况下,输出有可能是高,也有可能是低,还可能在振荡，就有可能对其他引脚造成影响了

2014-2-23 22:16:30 评论举报 22^# CrazyMCU

0 robi 发表于 2014-2-23 22:14 这个滤波电容主要是在PCB layout时，要注意位置基本上所有小电容都要靠近引脚呵呵，我们第一次用洞洞板和单片机做小作品玩的时候已经被要求这样加电容了，已经是一种习惯了

2014-2-23 22:22:24 评论举报 23^# CrazyMCU

0 robi 发表于 2014-2-23 22:12 隔离这块，隔离目的之一是从电路上把干扰源和易干扰的部分隔离出来，使监控装置与现场仅保持信号联系，但 ... 电源隔离可以采用隔离变压器、输入输出可以采用光耦隔离

2014-2-23 22:23:57 评论举报 24^# 843969

0 robi 发表于 2014-2-23 21:46 在MCU中时钟信号也会产生干扰时钟信号不仅是受噪声干扰最敏感的部位，同时也是CPU 对外发射辐射干扰和引 ... 您好，这确实是干扰的一部分，不知道您有没有其他方面的建议！

2014-2-23 22:25:37 评论举报 25^# 843969

0 robi 发表于 2014-2-23 22:12 隔离这块，隔离目的之一是从电路上把干扰源和易干扰的部分隔离出来，使监控装置与现场仅保持信号联系，但 ... 嗯嗯，有一种就是接光耦，我们做电机类项目的时候，MCU与大功率电机控制区之间是要用光耦进行隔离的，防止大电流烧坏MCU引脚

2014-2-23 22:29:19 评论举报 26^# CrazyMCU

2 看到这个我又想起之前，我们做的一个产品上，蜂鸣器的鸣叫响声达不到标准要求，就特意把蜂鸣器驱动部分做了实验，研究改变参数对蜂鸣器的鸣叫影响。蜂鸣器是感性器件，在通断电时候会产生反向电动势能，这个可能导致损坏元件，而且会干扰其它电路，通过电源直接进入到MCU中。用到的驱动电路如下本帖子中包含更多资源您需要登录才可以下载或查看，没有帐号？注册 x

2014-2-23 22:29:33 评论举报 27^# vvg

0 很多人有一个不好的习惯，就是喜欢使用IC底座，其实IC底座会造成较大的分布电容，这个在高频电路中是十分要命的。所以建议尽量不使用IC底座，而把IC直接焊在板上，这样可减少IC底座间较大的分布电容。

2014-2-23 22:34:18 评论举报 28^# vvg

0 上下电干扰：但每个MCU 系统在上电时候都要经过这样一个过程，所以要尤其注意。 MCU 虽然可以在3V 电压下稳定工作，但并不是说它不能在3V 以下的电压下工作，当然在如此低的电压下MCU 是超不稳定状态的。在系统加电时候，系统电源电压是从0V 上升到额定电压的，比如当电压到2V 时候，MCU 开始工作了，但这时是超不稳定的工作，极容易跑飞。

2014-2-23 22:41:30 评论举报 29^# 843969

0 真不错，过来学习了

2014-2-24 09:06:30 评论举报 30^# 就是啊

0 就是啊发表于 2014-2-24 09:06 真不错，过来学习了来了就得说点东西啊！

2014-2-24 09:17:51 评论举报 31^# 843969

0 如果把电源电压变化持续时间定为Δt，那么，根据Δt的大小可以把电源干扰分为四种情况： 1）过压、欠压、停电：当Δt>1s时产生的干扰，解决办法是使用各种稳压器、电源调节器，对短时停电可用不间断电源（UPS）供电。 2）浪涌、下陷、半周降出：当1s>Δt> 10ms时产生的干扰，可使用快速响应的交流电源调压器克服。（3）尖峰电压：当Δt为μs量级时产生的干扰，解决办法是使用具有噪声抑制能力的交流电源调节器、参数稳压器或超隔离变压器。（4）射频干扰：当Δt为ns量级时产生的干扰，可加2~3节低通滤波器消除干扰。在单片机系统中，为了提高供电系统的质量，防止窜入干扰，建议采用如下措施：（1）单片机输入电源与强电设备动力电源分开。（2）采用具有静电屏蔽和抗电磁干扰的隔离电源变压器。隔离变压器的初级和次级之间均采用隔离屏蔽层（可用漆包线或铜等非导磁材料在初级和次级绕一层，但电气上不能与初级、次级线圈短路，而后引出一个头接地）。各初级、次级间的静电屏蔽与初级间的零电位线相接，再用电容耦合接地。如图所示：过程通道是系统输入、输出以及单片机之间进行信息传输的路径。由于输入输出对象与单片机之间的连接线长，容易串入干扰，必须采用隔离技术、双绞线传输、阻抗匹配等措施抑制。 2、开关量隔离常用的开关量隔离器有光电隔离器、继电器、光电隔离固态继电器(SSR)。（1）光电隔离器光电耦合器是把一个发光二极管和一个光敏三极管封装在一个外壳里的器件，光电耦合器的电路符号如图8—3所示。输入信号使发光二极管发光，其光线又使光敏三极管产生电信号输出，从而既完成了信号的传递，又实现了电气上的隔离，如图8—4所示。对启动或停止负荷不太大的设备，常采用光电耦合器来抑制输出通道的干扰。如果输出开关量是用于控制大负荷设备时，就需采用继电器隔离输出。因为继电器触点的负载能力远远大于光电隔离的负载能力，它能直接控制动力回路。在采用继电器做开关量隔离输出时，要在单片机输出端的锁存器74LS273与继电器间设置一个OC门驱动器。用以提供较高的驱动电流。本帖子中包含更多资源您需要登录才可以下载或查看，没有帐号？注册 x

2014-2-24 09:27:26 评论举报 32^# 843969

0 平时的干扰一般是信号高低跳变是产生的尖峰，一般在芯片旁边加上一个旁路电容，而且是尽可能靠近芯片的旁路电容就能解决，但是在工业应用或者室外，久不久还是会出现干扰的情况，你的加上拉方法试过，有改善，但是貌似改善的算是一半多点，还是有一半的情况出现误动作，也不确定是不是程序不够完善，反正还是有很多地方要注意检查

2014-2-24 09:52:26 评论举报 33^# 李滨

0 看了上面的，都是在讲硬件干扰我来说说软件干扰吧软件抗干扰主要有亮点：一是消除模拟输入信号的嗓声（如数字滤波技术）；二是程序运行混乱时使程序重入正轨的方法。看门狗抗干扰：失控的程序进入“死循环”，通常都是采用“看门狗”技术使程序脱离“死循环”。通过不断检测程序循环运行时间，若发现程序循环时间超过最大循环运行时间，则认为系统陷入“死循环”，需进行出错处理。 “看门狗”技术可由硬件实现，也可由软件实现。在工业应用中，严重的干扰有时会破坏中断方式控制字，关闭中断。系统无法定时“喂狗”，硬件看门狗电路失效。而软件看门狗可有效地解决这个问题

2014-2-24 09:56:10 评论举报 34^# 刘洁

0 抗干扰，PCB layout也是很重要的一环，PCB layout时要合理区分，通常分3个区，即模拟电路区(怕干扰)，数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)，功率驱动区（干扰源）

2014-2-24 10:00:11 评论举报 35^# 赵辉

0 很好的帖子

2014-2-24 11:13:12 评论举报 36^# 曾志平

0 抗干扰技术主要分硬件和软件两部分！有些问题还是要具体问题具体分析有些干扰或许在这个产品上不算干扰但在另一个产品上就绝对不允许！所以应用环境也很重要！但不管怎么样都是开发--测试--投产！

2014-2-24 13:36:36 评论举报 37^# 刘旭

0 hobbye501 发表于 2014-2-24 13:36 抗干扰技术主要分硬件和软件两部分！有些问题还是要具体问题具体分析有些干扰或许在这个产品上不算干 ... 是这样的，可能同一台设备，在一个干扰相对较少的场所是一个合格的产品，但是在一个干扰很严重的地方就不能正常工作了，所以针对这个问题您能提供您的宝贵意见吗？

2014-2-24 14:11:51 评论举报 38^# 843969

0 本帖最后由谁与争锋ok 于 2014-2-24 15:17 编辑之前用18B20做的项目，然后，发展传输距离不长，后来减小了上拉电阻，就能传几十米了。原因可能就是文中说的吧：由于干扰信号也遵循欧姆定律，所以在越存在干扰的场合，选择上拉电阻就要越小,因为干扰信号在电阻上产生的电压就越小。有没有哪位朋友知道哪些方法，可以再延长距离的。欢迎赐教。

2014-2-24 15:16:10 评论举报 39^# 谁与争锋ok

0 谁与争锋ok 发表于 2014-2-24 15:16 之前用18B20做的项目，然后，发展传输距离不长，后来减小了上拉电阻，就能传几十米了。原因可能就是文中说 ... 是的，出了这个方法外，还有比如采用隔离等很多方法~

2014-2-24 15:22:56 评论举报 40^# 843969