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如何实现单片机的抗干扰设计
赵先生
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搞过产品的朋友都有体会 ，一个设计看似简单 ，硬件设计和代码编写很快就搞定 ，但在调试过程中却或多或少的意外 ，这些都是抗干扰能力不够的体现 。
下面讨论一下如何让你的设计避免走弯路 ：
抗干扰体现在 2 个方面 ，一是硬件设计上 ，二是软件编写上 。
这里重点提醒 ：在 MCU 设计中主要抗干扰设计是在硬件上 ，软件为辅 。因为 MCU 的计算能力有限 ，所以要在硬件上花大工夫 。 看看干扰的途径 ： 1：干扰信号干扰 MCU 的主要路径是通过 I/O 口，一是影响了 MCU 的数据采集 ， 二是影响内部其它寄存器 。 解决方法 ：后面讨论 。 2：电源干扰 ：MCU 虽然适应电压较宽 （3-5.5V） ，但对于电源的波动却很敏感 ， 比如说 MCU 可以在 3V 电压下稳定工作 ， 但却不能在电压在 3V-5. 波动的情况下稳定工作 。 5V 解决方法 ：用电源稳压块 ，做好电源的滤波等工作 ，提示 ：一定要在电源旁路并 上 0.1UF 的瓷片电容来滤除高频干扰 ，因为电解电容对超过几十 KHZ 的高频干扰不起作用 。 3：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 。 解决方法 ：1 让 MCU 在电源稳定后才开始工作 .PIC 在片内集成了 POR（内部上电 延时复位 ） ，这功能一定要在配置位中打开 。 外部上电延时复位电路 。有多种形式 ，低成本的就是在复位脚接个阻容电路 。高 成本的是用专用芯片 。这方面的资料特多 ，到处都可以查找 。 最难排除的就是上面第一种干扰 ， 并且干扰信号随时可以发生 ， 干扰信号的强度 也不尽相同 。 但它们也有相同点 ： 干扰信号也遵循欧姆定律 ， 干扰信号偶合路径无非是电磁干 扰，一是电火花 ，二是磁场 。 其中干扰最厉害的是电火花干扰 ， 其次是磁场干扰 。 电火花干扰表现场合主要是 附近有大功率开关 ，继电器 ，接触器 ，有刷电机等 。磁场干扰表现场合主要是附近有大功率 的交流电机，变压器等 。 解决方法 ：第一点 ：也是最经典的 ，就是在 PCB 步线和元件位置安排上下工夫 ， 这中间学问很多 ，说几天都说不完 ^^. 二：综合考虑各 I/O 口的输入阻抗 ，采集速率等因素设计 I/O 口的外围电路 。 一般决定一个 I/O 口的输入阻抗有 3 种情况 ： A:I/O 口有上拉电阻 ，上拉电阻值就是 I/O 口的输入阻抗 。 一般大家都用 4K-20K 电阻做上拉 ， （PIC 的 B 口内部上拉电阻约 20K） 。 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 。 由于上拉电阻越小就越耗电 ，所以在家用设计上 ，上拉电阻一般都是 10-20K，而在强 干扰场合上拉电阻甚至可以低到 1K. （如果在强干扰场合要抛弃 B 口上拉功能 ，一定要用外部上拉 。 ） B:I/O 口与其它数字电路输出脚相连 ，此时 I/O 口输入阻抗就是数字电路输出 口的阻抗，一般是几十到几百欧 。
可以看出用数字电路做中介可以把阻抗减低到最理想 ， 在许多工业控制板上可以 看见大量的数字电路就是为了保证性能和保护 MCU 的 。
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