如何提高單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾性能

作者：時間：2011-02-24 來源：網(wǎng)絡(luò)

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搞過產(chǎn)品的朋友都有體會，一個設(shè)計(jì)看似簡單，硬件設(shè)計(jì)和代碼編寫很快就搞定，但在調(diào)試過程中卻或多或少的意外，這些都是抗干擾能力不夠的體現(xiàn)。

下面討論一下如何讓你的設(shè)計(jì)避免走彎路：

抗干擾體現(xiàn)在2個方面，一是硬件設(shè)計(jì)上，二是軟件編寫上。

這里重點(diǎn)提醒：在MCU設(shè)計(jì)中主要抗干擾設(shè)計(jì)是在硬件上，軟件為輔。因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/MCU">MCU的計(jì)算能力有限，所以要在硬件上花大工夫。

看看干擾的途徑：

1：干擾信號干擾MCU的主要路徑是通過I/O口，一是影響了MCU的數(shù)據(jù)采集，二是影響內(nèi)部其它寄存器。

解決方法：后面討論。

2：電源干擾：MCU雖然適應(yīng)電壓較寬（3-5。5V），但對于電源的波動卻很敏感，比如說MCU可以在3V電壓下穩(wěn)定工作，但卻不能在電壓在3V-5。5V波動的情況下穩(wěn)定工作。

解決方法：用電源穩(wěn)壓塊，做好電源的濾波等工作，提示：一定要在電源旁路并上0。1UF的瓷片電容來濾除高頻干擾，因?yàn)殡娊怆娙輰Τ^幾十KHZ的高頻干擾不起作用。

3：上下電干擾：但每個MCU系統(tǒng)在上電時候都要經(jīng)過這樣一個過程，所以要尤其注意。

MCU雖然可以在3V電壓下穩(wěn)定工作，但并不是說它不能在3V以下的電壓下工作，當(dāng)然在如此低的電壓下MCU是超不穩(wěn)定狀態(tài)的。在系統(tǒng)加電時候，系統(tǒng)電源電壓是從0V上升到額定電壓的，比如當(dāng)電壓到2V時候，MCU開始工作了，但這時是超不穩(wěn)定的工作，極容易跑飛。

解決方法：1讓MCU在電源穩(wěn)定后才開始工作。PIC在片內(nèi)集成了POR（內(nèi)部上電延時復(fù)位），這功能一定要在配置位中打開。

外部上電延時復(fù)位電路。有多種形式，低成本的就是在復(fù)位腳接個阻容電路。高成本的是用專用芯片。這方面的資料特多，到處都可以查找。

最難排除的就是上面第一種干擾，并且干擾信號隨時可以發(fā)生，干擾信號的強(qiáng)度也不盡相同。

但它們也有相同點(diǎn)：干擾信號也遵循歐姆定律，干擾信號偶合路徑無非是電磁干擾，一是電火花，二是磁場。

其中干擾最厲害的是電火花干擾，其次是磁場干擾。電火花干擾表現(xiàn)場合主要是附近有大功率開關(guān)、繼電器、接觸器、有刷電機(jī)等。磁場干擾表現(xiàn)場合主要是附近有大功率的交流電機(jī)、變壓器等。

解決方法：第一點(diǎn)：也是最經(jīng)典的，就是在PCB步線和元件位置安排上下工夫，這中間學(xué)問很多，說幾天都說不完^^。

二：綜合考慮各I/O口的輸入阻抗，采集速率等因素設(shè)計(jì)I/O口的外圍電路。

一般決定一個I/O口的輸入阻抗有3種情況：

A：I/O口有上拉電阻，上拉電阻值就是I/O口的輸入阻抗。

一般大家都用4K-20K電阻做上拉，（PIC的B口內(nèi)部上拉電阻約20K）。

由于干擾信號也遵循歐姆定律，所以在越存在干擾的場合，選擇上拉電阻就要越小,因?yàn)楦蓴_信號在電阻上產(chǎn)生的電壓就越小。

由于上拉電阻越小就越耗電，所以在家用設(shè)計(jì)上，上拉電阻一般都是10-20K，而在強(qiáng)干擾場合上拉電阻甚至可以低到1K。