單片機以其體積小、功能強、價格低等優(yōu)點，在工業(yè)過程控制、機器人、智能儀器儀表等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。以單片機為核心構(gòu)成的工業(yè)測控系統(tǒng)，由于大多工作在工業(yè)現(xiàn)場，存在著電網(wǎng)電壓波動和周圍空間的高頻干擾等大量的干擾因素所以對其可靠性提出了嚴格的要求。

可靠性是指系統(tǒng)在規(guī)走的條件下和規(guī)走的時間內(nèi)芫成規(guī)走功能的能力。從某種意義講單片機系統(tǒng)的可靠性主要是設(shè)計出來的，包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。本文以單片機為核心的智能儀器儀表為例對其硬件設(shè)計上進行抗干擾研究與設(shè)計。系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計是整個系統(tǒng)設(shè)計中的一部分，是保證儀器正常工作的前提，也是儀器電磁兼容性能指標合格的保證。

2系統(tǒng)的干攏源種類進入測控系統(tǒng)的干擾多種多樣按照來源主要有以下5種類型：公共電源。對于單片機系統(tǒng)來說危害的是尖峰脈沖信號和衰減振蕩形式的干擾信號其直接后果是程序錯誤、存儲損失甚至系統(tǒng)損壞。

通道干擾。開關(guān)量的輸入、輸出是微機控制系統(tǒng)與外界的聯(lián)系手段。但是電磁干擾也不可避免地通過這些通道進入系統(tǒng)造成輸入、輸出信號混亂和數(shù)據(jù)的錯誤傳輸最绔使系統(tǒng)無法正常工作。

輻射干擾。外部空間中存在電磁場纟雖烈的電磁場干擾信號會影響系統(tǒng)的運行。

印制板及電路間產(chǎn)生的相互干擾。主要是由于系統(tǒng)內(nèi)部印制電路板設(shè)計中走線不合理元件布局不正確及接地有誤等原因引起的自身性干擾。

地電流干擾。由于實際地電阻不為零、接地點不同，使不同地線之間存在著一走的電位差從而造成接地環(huán)流。

3硬件系統(tǒng)的抗干攏設(shè)計3.1硬件抗干擾設(shè)計的原則系統(tǒng)總體方案可靠性設(shè)計應(yīng)遵循的原則：采用基于硬件平臺的系統(tǒng)設(shè)計方法。該法具有基本的可靠性保證且每經(jīng)過一個新的應(yīng)用實踐又將使硬件平臺的可靠性升級。

盡可能選擇數(shù)字系統(tǒng)利用數(shù)字信號抗干擾能力強，易遠傳易處理的優(yōu)點。

⑶的系統(tǒng)集成。大限度的簡化、優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以最簡潔的方案芫成設(shè)計任務(wù)盡量提高集成度少元器件數(shù)量小系統(tǒng)的面積和體積。

（4）可靠的供電。采用電源管理和硬件“看門狗‘加本系統(tǒng)采用了DSI232電源監(jiān)視管理芯片。

電源的抗干擾設(shè)計普遍使用的直流電電源有+5V、+12V.通常+5V提供整個微機電路（數(shù)字電路）的電源+12V提供繼電器線圈（開關(guān)電路和部分數(shù)字電路）工作電流的電源。選用開關(guān)式直流穩(wěn)壓電源，其容量和穩(wěn)定度基本上能保證儀器可靠的工作，因直流供電電壓會隨交流電壓、負載電流、環(huán)境溫度、元件老化等因素的變化而變化這就引起電源發(fā)生脈沖出現(xiàn)噪聲。應(yīng)在電源的輸入、輸出端采用電源濾波技術(shù)任何電源線上的傳導(dǎo)干擾信號都可以用共模信號和差模信號來表示，并可把共模干擾和差模干擾信號都看作獨立的電磁干擾源單片機應(yīng)用系統(tǒng)的電源交流端的濾波器應(yīng)簡單可靠并能同時抑制兩種干擾信號。對于交流端的濾波，可采用電容電感濾波器見它是一種使用雙繞組扼流圈的濾波電路。

中L1以為共模扼流圈具有抵制低頻共模噪聲的作用；電容C1具有抑制低頻差模噪聲的作用；電容C2C3具有抑制高頻共模和差模噪聲的作用。這種濾波器不僅能抑制來自電網(wǎng)的噪聲干擾進入電源也可以阻止電源本身的噪聲返回到電網(wǎng)。

交流電源線引入的高頻干擾通常頻帶很競，僅在交流端采取抗干擾措施往往難以保證干擾信號不進入系統(tǒng)。而且，電源本身產(chǎn)生的干擾交流側(cè)的抗干擾措施只能抑制其不向外界傳播，不能抑制其對系統(tǒng)工作的影響。因此芫全有必要在直流測采取一走的抗干擾措施。故在單片機應(yīng)用系統(tǒng)電源直流側(cè)采用電容濾波，用來抑制開關(guān)電路所產(chǎn)生的高頻干擾。

總線的抗干擾措施總線是單片機和外部各種接口芯片進行數(shù)據(jù)交換的通道總線的可靠性直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性。對于P0口擴展用TTL型三態(tài)緩沖門電路74LS245作為總線驅(qū)動器，可以減少分布電容與電感對總線工作的影響提高了總線的抗干擾能力。

過程通道的抗干擾措施過程通道是前向、后向接口與主機相互之間信息傳輸?shù)穆窂?，是現(xiàn)場干擾進入的主要通道，一般系統(tǒng)前向通道是信號的采集電路后向通道是伺服驅(qū)動控制通道過程通道中采用光電耦合器來實現(xiàn)電氣隔離有效抑制尖峰脈沖及各種干擾。

光電耦合器通過光線實現(xiàn)耦合，輸入和輸出間沒有直接的電氣聯(lián)系具有很強的隔離作用。是光耦的一種典型應(yīng)用電路。當輸入端有電流流過時發(fā)光二極管發(fā)光使光電三極管導(dǎo)通其集電極有電流IC流過對于開關(guān)量當輸入為低電平“0”時光電三極管截止。當輸入高電平為“1”時光電三極管飽和導(dǎo)通輸出為低電平“0”。

3.5印制板（PCB）的抗干擾設(shè)計單片機印制板是系統(tǒng)中器件、信號、電源的高度集合體印制板電路設(shè)計的好壞對數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的抗干擾能力影響很大。為了避免高頻信號通過印制導(dǎo)線時產(chǎn)生電磁輻射在印制電路板布線時應(yīng)注意以下幾點：充分使用新型貼片元器件，可使連線長度下降以減少電流回路提高電磁兼容性。

時鐘電路是CPU正常工作的關(guān)鍵。它不僅是噪聲干擾最敏感的部位也是單片機系統(tǒng)的主要噪聲源。設(shè)計時注意：時鐘電路盡量靠近CPUf引線盡量短而粗卻制板上大電流信號線、電源變壓銦遠離滕信號的連線；于信號引貓容易產(chǎn)生電鵬射干擾走線時應(yīng)與地線回路相靠近用地線把時鐘區(qū)隔離起來鼐振外殼接地并固走。

兩條平行的導(dǎo)線之間存在寄生電容與耦合電感會產(chǎn)生相互干擾。為了抑制這類干擾在線路布局上盡炻合理。如避免出現(xiàn)大的信號回路盡炻減少線路所包圍的面積以降低寄生耦合所產(chǎn)生的電磁干擾相鄰信號線盡炻垂直布置必須平行布置的長導(dǎo)線中間以地線平行地隔開。

盡量避免印制導(dǎo)線的不連續(xù)性和尖角。例如導(dǎo)線S度不要突變且導(dǎo)線不能突然拐角轉(zhuǎn)彎的地方應(yīng)有孤度或加競狺號線上的過孔不宜過多導(dǎo)線彎折越少越好。因為印制線方向的突變會導(dǎo)致阻抗的不連續(xù)和輻射而產(chǎn)生射頻干擾（RFI）。

電源線走向應(yīng)盡炻與數(shù)據(jù)傳遞方向一致，并且電源線、地線都應(yīng)盡量加競傻其承受功率增大。一般情況下地線應(yīng)比電源線S，它們之間的關(guān)系是地線>電源線>信號線，通常信號線競為的競度應(yīng)大于3mm，使它能逋過三倍于印制電路板的允許電流元件引腳上的接地線寬度應(yīng)該在1.5競度左右。

地線抗干擾設(shè)計。在處理由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的PCB板時布線時要特別注意地線上的噪音干擾。數(shù)字信號電流比較強，而且都是一些高低電平的跳變所以數(shù)字地上有很大的噪聲和電流尖峰，而模擬信號電流較弱為避免兩者之間的共阻抗耦合干擾兩者地線應(yīng)分設(shè)置。邏輯地和以地要分開布線它們各自地線分與相應(yīng)的電源地線相連。盡量加粗徵以地盡炻加理工科研大其引出端的接地面積。

合理設(shè)置去眺容。好的高頻塍電容可以去除高到lGHz的高頻成分。瓷片電容或多層陶瓷電容的高頻特性較好。設(shè)計印刷線路板時海個集成電路的電源與地之間都要加一耦電容。去耦電容有兩個作用：一方面是本集成電路的烀能電容提供和吸收該集成電路開門關(guān)門瞬間的宛玫電能另一方面旁路掉該器件的高頻嗓聲。數(shù)字電路中典型的去尤電容為0.01|F有5nH分布電感，它的并行頻率大約在7MHz，對于10MHz以下的噪聲有較好的苗作用對40著2以上的噪聲幾乎不起作用。1|，10|電容，并行瓶癖在20MHzIU±，去除高頻率噪聲的賭要好一些。在電源進入印制板的地方并聯(lián)一個1|F或10|F的去高頻電容往越有利的即使朝電池供電的系統(tǒng)也銦鶘電容海10片左右的集成電路要加一片充放電電容或稱為蓄放電容容大小可選lMF. 4結(jié)論以上從實用的角度出發(fā)詳細闡述了智能儀器儀表設(shè)計中干擾源的種類、產(chǎn)生原因以及相應(yīng)的硬件抗干擾的措施。隨著科學技術(shù)和制作工藝的不斷發(fā)展，一些具有很強抗干擾能力的新材料和新器件不斷滴現(xiàn)欺件技術(shù)的應(yīng)用、EFT（ElectricalFastTransient）技未、低噪聲系列單片機的應(yīng)用、時鐘監(jiān)控電路、看門狗技術(shù)與低電壓復(fù)位技術(shù)的應(yīng)用以及從集成電路的制造技術(shù)和系統(tǒng)制咄兩方面解決電磁兼容性問題等都將為提高以單片機為核心的智能儀器儀表系統(tǒng)的抗干擾性能提供更加便捷有效的途徑。