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    综述单片机控制系统的抗干扰设计资料

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    综述单片机控制系统的抗干扰设计资料

    综述单片机控制系统的抗干扰设计 来源现代电子技术 作者汪胜聪 滕勤 左承基 摘 要 单片机应用系统在发动机电喷中得到了广泛的应用 ,然而由于发动机工作环境恶劣,提高控制系统的抗干扰性至关重要。分析了单片机干扰的主要来源,并从硬件和软件抗干扰设计中总结了一些取得良好抗干扰性的方法。 关键词 在进行单片机应用开发的过程中,经常遇到在实验室调整很好的单片机一到工作现场就会出现这样或那样的问题,这主要是由于设计未充分考虑到外界环境存在的干扰,如机械震 动、各种电磁波和环境温差都会影响硬件系统的性能,导致电控单元不能正常工作。鉴于此本文较全面分析了干扰单片机应用系统的因素并结合自己的研究课题,提出一些可增强系统抗干扰性的方法。 1单片机系统的主要干扰源 ( 1)无线电设施的射频干扰; ( 2)发动机上的高压点火线圈向外辐射磁场强度大、频带宽的电磁波 ; ( 3)单片机内部的晶振电路是内部干扰源之一; ( 4)数字电路本身门电路频繁的导通、截止造成电源地线电流变 化,也会产生很大的高频电磁干扰,各种开关电子设备通断时产生的急剧变化的电流会产生较宽频谱干扰; ( 5)外界交流电路中产生的工频干扰亦会影响模拟电路输出信号的准确性。 2干扰的耦合方式 要隔离干扰源与控制系统之间的耦合信道。表 1列出了干扰源的主要干扰方式及特征。 3单片机的硬件抗干扰设计 阻断干扰的传输信道。常用的措施有滤波技术、去耦技术、屏蔽技术和接地技术。 电源耦合逻辑电路产 生的干扰进入模拟电路,二是为了避免传感器通过电源耦合对 功能模块供电系统如图 1所示,皆采用 7812和 7805三端稳压集成芯片,且都单独对电源进行负压差保护,这样不会因其中某一稳压电源出现故障而影响整个系统电路;使用低通滤波器亦可减少以高次谐波为主的干扰源,从而改善电源波形 ;在输出端采用了过压保护电路。通过上述设计可大大提高供电的可靠性。图中 止压差击穿稳压器的 压管 闸管 容 化比 较大,因此在模拟电路中应选择低温漂系数的集成放大器;在模拟电路中共模信号对电路板影响较大,故在模拟电路中采用差动放大电路,可得出两端输出信号;接收时,将双端信号转化为单端信号,可非常有效地抑制共模信号。若电路中输入信号变化比较大,需在放大器或比较器前加输入端保护电路以避免器件的损坏。外界交流电路产生的工频干扰对模拟信号有较大的影响,在电路中采用有源滤波器和低通滤波器。 生干扰。因此选用低频率的单片机是提高抗干 扰性的原则之一。其同为 1 μ 8051单片机外时钟为 12 单片机时钟频率为 4 出隔离 常用的隔离方法有光电隔离、继电器隔离和变压器隔离。变压器隔离是传递脉冲输入、输出信号时,不能传递直流分量,因此常用于不要求传递直流分量的输入输出控制设备中。光电耦合器由于结构简单,比较广泛用于输入、输出隔离信道之中。 屏蔽措施可以防止电子设备向外辐射干扰电磁波,也可以削弱电磁干扰源对电子设备的干扰。对于噪声源较大的开关电源,可采用双重屏蔽,即开关电源内部把高频变压器和扼流圈进行屏蔽,然后对整个开关电源进行屏蔽保护。 应电源内阻上产生较大压降,形成严重干扰。为抑制此干扰,在电源电路、数字电路和信号处理电路中适当配置去耦电容,即形成去耦电路,这样可旁路集成电路产生的干扰。去耦电容计算可按以下方法计算 C≥ Δ i/Δ v/Δ t 其中 Δ i、 Δ v 为电流、电压的变化量, Δ t 为变化的时间。 在电路板上元器件按功能集中布置,各功能模块的组件分开布局且不同模块分别与对应的电源、地线相连,最后集中一点接地。 1)单片机和外围扩展电路布置在一起以缩短他们之间资料和地址总线长度,这样能获得较好抗干扰效果。 2)布置逻辑电路时,原则上应在出线端子放置高速器件,稍远处放置低速器件和内存,这样布置可降低公共阻抗耦合和辐射耦合。 3)降噪电容应靠近各个 4)为了降低外部线路引进的干扰,光 电耦合器、隔离变压器和滤波器通常放在靠近出线端子的地方。 1)电源线、地线尽可能粗一点,且电流流向与信号流向一致。 2)晶振电路应尽量靠近单片机,石英晶体振荡器外

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