地線將數(shù)字與模擬區(qū)隔離，數(shù)字地與模擬地分離，最后在一點(diǎn)接于電源地。交流地和信號(hào)地不能共用。

　　f.布線時(shí)避免90°折線，減少高頻噪聲發(fā)射。盡量減少回路環(huán)面積，以降低感應(yīng)噪聲。

　　g.元件面與焊接面應(yīng)采用垂直、斜交或彎曲走線，避免相互平行以減小寄生耦合，避免相鄰導(dǎo)線平行段過(guò)長(zhǎng)。

　　h.單片機(jī)和大功率器件要單獨(dú)接地，大功率器件盡可能放在電路板邊緣。

　　i.信號(hào)頻率過(guò)高的信號(hào)線，要加終端匹配電阻。為提高干擾抑制能力，探測(cè)器連接電纜可采用金屬網(wǎng)狀屏蔽線抑制靜電感應(yīng)，采用雙絞屏蔽線抑制電磁感應(yīng)。

　　j.高頻電路應(yīng)就近多點(diǎn)接地，以避免地線間耦合，低頻電路應(yīng)一點(diǎn)接地，以減少地線造成的地環(huán)路。

3.2.5EFT抗干擾技術(shù)

　　振蕩電路的正弦波信號(hào)受到外界干擾時(shí)，其波形上會(huì)疊加一些毛刺。以施密特電路對(duì)其整形時(shí)，這種毛刺會(huì)成為觸發(fā)信號(hào)干擾正常的時(shí)鐘信號(hào)，交替使用施密特電路和RC濾波可使這種毛刺不起作用，這就是EFT抗干擾技術(shù)。

3.2.6減少敏感元件的干擾性

　　a.根據(jù)電路參數(shù)選擇合理器件，盡量選用集成度高、溫漂小、抗干擾性能好以及功耗小的器件。

　　b.對(duì)單片機(jī)閑置的I/O口，不能懸空，應(yīng)接地或電源。其它IC的閑置端，在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下，接地或電源。

　　c.在速度能滿足要求的前提下，盡量降低單片機(jī)晶振和選用低速數(shù)字電路。

　　d.電路板上每個(gè)IC都要在VCC與地間并接一個(gè)0.01uF~0.1uF去耦電容，起到濾波的作用。注意電容的布線，連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短，否則，等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻，會(huì)影響濾波效果。

　　e.對(duì)單片機(jī)使用電源監(jiān)控和看門(mén)狗電路。

　　f.單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)退耦電路是一只100uF的電容并聯(lián)一只0.1uF的高頻電容，這兩只電容應(yīng)盡量靠近V/V的地方，以減少環(huán)路效應(yīng)。

　　g.單片機(jī)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線是單片機(jī)與外界進(jìn)行信息交換的唯一通道，為提高總線的可靠性，可為總線配置總線驅(qū)動(dòng)器，以及配置總線上拉電阻。

3.3軟件干擾抑制技術(shù)

　　硬件抗干擾措施往往并不能完全消除干擾，單片機(jī)系統(tǒng)仍會(huì)受到侵害，軟件抗干擾技術(shù)可進(jìn)一步減小各種干擾的影響。

3.3.1指令冗余技術(shù)

　　以MCS-51為例，CPU取指令過(guò)程是先取操作碼，再取操作數(shù)，當(dāng)CPU受到干擾后，往往將一些操作數(shù)當(dāng)作操作碼來(lái)執(zhí)行，引起程序混亂。為了使“跑飛”的程序迅速回到正軌，應(yīng)多用單字節(jié)指令，并在關(guān)鍵地方插入兩個(gè)字節(jié)以上的單字節(jié)NOP指令，通常是在雙字節(jié)和3字節(jié)指令之后插入。以及在一些對(duì)程序流向起決定作用的指令（如RET、RETI、LCALL、SJMP等）前插入兩條NOP指令，以保證程序迅速納入正軌，或?qū)⒂行е噶钪貙?xiě)，保證指令正確執(zhí)行，這便是指令冗余。

3.3.2軟件陷阱技術(shù)

　　當(dāng)程序“跑飛”到非程序區(qū)時(shí)，指令冗余將無(wú)法解決問(wèn)題。此時(shí)可設(shè)置軟件陷阱，截?cái)嗯茱w的程序，將其引向指定位置，在進(jìn)行出錯(cuò)處理。如MCS-51，假設(shè)出錯(cuò)處理程序的入口地址為ERROR，可在適應(yīng)的地方如下設(shè)置指令：

NOP

NOP

LJMP ERROR

　　軟件陷阱主要安排在未使用的中斷區(qū)，未使用的程序空間以及非程序空間，程序運(yùn)行區(qū)及中斷服務(wù)程序區(qū)。

3.3.3軟件看門(mén)狗技術(shù)

　　當(dāng)失控的程序進(jìn)入“死循環(huán)”，冗余指令和軟件陷阱也無(wú)能為力，通常采用“看門(mén)狗”技術(shù)。“看門(mén)狗”技術(shù)分為硬件和軟件兩種，這里主要介紹軟件看門(mén)狗。如MCS-51，它有兩個(gè)定時(shí)器T0和T1，可用這兩個(gè)定時(shí)器對(duì)主程序進(jìn)行監(jiān)控。用定時(shí)器T0監(jiān)視定時(shí)器T1，用定時(shí)器T1監(jiān)視主程序，主程序監(jiān)視定時(shí)器T0，“看門(mén)狗”根據(jù)程序運(yùn)行指定時(shí)間間隔內(nèi)未進(jìn)行操作，來(lái)判斷程序運(yùn)行出錯(cuò)。采用這種環(huán)形結(jié)構(gòu)的軟件“看門(mén)狗”，具有良好的抗干擾性能。

3.3.4軟件濾波技術(shù)

　　干擾對(duì)單片機(jī)的輸入會(huì)造成輸入信號(hào)瞬間采樣的誤差或誤讀，為消除干擾影響，可采用軟件濾波方法。常用的軟件濾波方法有：

　　a.中位值平均濾波法。對(duì)重要信號(hào)進(jìn)行多次N個(gè)采樣，去除最大和最小值，取剩余的N-2個(gè)A/D轉(zhuǎn)換值的平均值。此方法可消除由于偶然出現(xiàn)的脈沖干擾引起的采樣值偏差。

　　b.程序判斷濾波法。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定出兩次采樣的最大偏差值⊿Y，若兩次采樣信號(hào)相減數(shù)值大于⊿Y，表明為干擾信號(hào)，應(yīng)去除。用上次采樣值與本次采樣值比較，若小于或等于⊿Y，表明沒(méi)有受到干擾，此時(shí)采樣值有效，這種方法可濾去隨機(jī)干擾和由傳感器不穩(wěn)定引起的誤差。

　　c.遞推平均濾波法。把連續(xù)N個(gè)采樣值看成一個(gè)隊(duì)列，隊(duì)列的長(zhǎng)度固定，每次采到的新值放入隊(duì)尾，去掉原隊(duì)首數(shù)據(jù)，將隊(duì)列中N個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均，可獲得新的濾波結(jié)果。本方法對(duì)周期性干擾有良好的抑制作用。

3.3.5輸出端口抗干擾技術(shù)

　　由于外圍器件動(dòng)作時(shí)，常會(huì)產(chǎn)生電磁脈沖，對(duì)輸出信號(hào)造成影響。對(duì)輸出通道的干擾，可采用在程序中周期性的添加輸出端口刷新指令的方法，以降低干擾。在程序指定RAM單元，存儲(chǔ)輸出口當(dāng)時(shí)應(yīng)處的狀態(tài)，在程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)這些RAM單元的內(nèi)容刷新I/O口。也可采用多次重復(fù)寫(xiě)控制命令的方式，重復(fù)周期盡量短，這樣輸出設(shè)備得到一個(gè)干擾還來(lái)不及響應(yīng)時(shí)，正確信號(hào)到來(lái)，可以防止誤動(dòng)作的發(fā)生。

4結(jié)束語(yǔ)

　　抗干擾技術(shù)是單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中重要的環(huán)節(jié)，合理的使用軟件、硬件抗干擾技術(shù)，可使系統(tǒng)最大限度地避免干擾的產(chǎn)生和使系統(tǒng)恢復(fù)正常，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定的工作。在以往的星載儀器設(shè)計(jì)中，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況，均采用了上述相應(yīng)的幾種方法相結(jié)合的抗干擾措施，實(shí)踐證明，上述抗干擾方法是有效的。航天工程要求高可靠、高質(zhì)量的產(chǎn)品，因此只有針對(duì)不同情況，采取相應(yīng)措施，將干擾影響降到最低，才能保證儀器長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠、安全的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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[3]王立瑩，晉小