摘要：随着科学技术的飞速发展，数字线路和单片机开始逐渐出现在人们的生产和生活过程中，并且极大地改善着我们的生活。从整体性能上来看，数字电路和单片机具有高度集成性和便捷性的特点，是现代信息科技发展的产物，但是恰恰是由于这种高度的集成性，造成了元件与元件之间存在着较大的相互干扰性，所以在数字电路和单片机的设计过程中，抗干扰性是首先需要考虑的因素，只有抗干扰的性能增强了，数字电路和单片机的工作效率才会显著提升。本文立足于实际应用现状，结合一定的工作经验，对数字电路和单片机的抗干扰的措施进行了探讨和分析。
关键词：数字电路；单片机；措施；抗干扰
随着计算机技术以及电子信息科技的发展，电子产品已经成为了人们生活中的必需品，而且在一些生产活动中，大规模的集成电路是电子产品设计的主要方向，数字电路有着非常广泛的数字信息传输功能，能够有效地实现算数运算等功能，但是随着人们对数字电路要求的增高，电子控制芯片CPU的性能在不断地提升，所以为了保证传输的质量，数字线路的抗干扰能力就显得尤为重要。在目前的应用过程中，很多数字电路以及单片机抗干扰的能力非常不强，最终也就造成了数字电路和单片机的运行效率不高，甚至还会存在着较大的安全隐患，所以，从这个角度来说，研究数字电路和单片机的抗干扰措施非常具有现实意义。
1、形成电路干扰的基本要素
形成数字电路和单片机干扰的因素主要有干扰源、敏感器件以及传播路径。干扰源指的是能够产生干扰的元件、产生干扰的设备以及干扰信号。比如雷电、电机、高频时钟就很容易成为电路的干扰源。尤其是一些高敏感性的元件会对整个线路造成非常大的干扰，严重影响着其他元件的正常工作。传播路径指的是外部干扰从干扰源传播到敏感器件的媒介或者通路。干扰传播路径一般是导线传播的或者是空间的辐射导致的。
2、电路抗干扰的具体措施
2.1 控制干扰源
在数字电路和单片机设计的时候，抗干扰性是重要的考量因素，应该提前考虑到电子系统设计的抗干扰性要求，控制干扰源的方法有两种，第一种是在干扰源的两侧并联电容，要避免一些具有干扰作用的信号源，第二种方法是在干扰源葫芦上串联电阻或电感或者增加续流二极管，续流二极管能够防止电压电流突变，提供通路，防止电流突变而造成负面的影响。
具体方法有：第一，在电路板的每个集成电路并联一个高频电容，减少集成电路对于电源的影响。同时要注意电容的布线方式，线路连接的时候要靠近电源并且尽量不要太细，否则会起到反作用，增大电容的串连电阻，影响滤波作用。第二，在继电器的线圈处增加续流二极管，增加稳压二极管后继电器在一定时间内可转动此时，这样可以消除断开线圈的反电动势干扰。第三，在继电器的接点两头并联上火花抑制电路，电阻值一般为5K到几十K。并联之后可以有效地提高抗干扰能力。
2.2 改善敏感器件的抗干扰能力
改善敏感器件的抗干扰能力的原理有两个：第一如果电路出现了不正常状态及时恢复，第二要尽量减少敏感器件本身对干扰噪声的拾取。想要提高敏感器件抗干扰能力可以从四个方面出发进行改善：
首先，在电路布线的时候要尽量减少回路环的出现面积，降低噪声的感应范围。其次，布线的时候电源线和地线尽量用粗一点的线路，这样能够降低耦合噪声同时减少内外的压差。第三，单片机一般会有闲置的I/O口，要把I/O口连接地线或者接电源，其他位置的集成电路闲置端也要接地或者连接电源。最后，单片机用于监控和看门狗的电路能够大幅度提升电路的抗干扰能力。
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2.3阻断干扰的传播路径
第一，要考虑到电源对单片机的影响，电源做的质量直接影响到整个电路的抗干扰能力。比如很多时候单片机对于电源的噪声反映就很灵敏，可以给单片机电源加滤波电路，减少电源噪声对单片机的干扰。第二，单片机的I/O口的作用是用来控制电机的噪声，在I/O口和噪声源之间可以加隔离，通过隔离来控制电机等噪声仪器。第三，晶振和单片机的引脚部分应该尽量贴近，用地线把时钟区隔离，晶振外壳直接接地线并且固定位置。第四，电路板的设置要能够准确的区分强弱信号以及数字模拟信号，把干扰源和敏感器件分开，即把电机或继电器和单片机分离。
2.4、软件的抗干扰措施分析
在对硬件方面的抗干扰措施处理完毕之后，还可以进一步加强软件的抗干扰措施来弥补硬件方面的不足之处，在软件的设计中，设计方法是灵活多样的，而且经济成本较低，有着很高的普适性，其主要是包含了数字滤波技术和看门狗技术两大类。首先，数字滤波技术主要是通过电磁兼容的方法来对一些数据内容进行消除的，尤其是在具体的应用过程中如果硬件措施的抗干扰过程不能够完全有效地进行，那么就可以通过软件的处理来消除这样的干扰现象，从而保证数据传输真实有效，减少信号传输之间的误差。其次，还可以使用软件看门狗技术来实现抗干扰。看门狗是一个抗干扰的软件，可以在主程序中加入一个定时器来对程序运行的整个过程进行监控，如果在规定的时间内程序运行没有回到定时器中，那么就会很容易出现PC指针会回不来的情况，形成了一种死循环，那么在这样的情况下，看门狗就可以启动相关的程序使得单片机恢复到原来的位置，计算机程序中这种看门狗软件在目前的线路抗干扰工作中应用非常广泛，它可以有效地避免程序进入死循环的状态中，而且效果非常显著。
2.5、电路板应当合理布线
电路板是数字电路中非常重要的一个部分，在设计PCB的时候要从实际需求出发，按照行业内的要求出发，将强干扰源和敏感元件相互隔离，在布线的时候，可以适当地加宽线径，降低导线的阻抗，如果外界条件允许的话，要使得电流通过的闭合回路的截面积要更小，这样可以有效地增强地面信号的稳定性，提高抗干扰的能力。除此之外，还需要设置好信号线的连接，在电路板的设计过程中要综合考虑各种因素，全面设计，避免发生缺陷。从目前的设计情况来看，在同一个印刷版上往往会有着不同的电路，在设计的时候我们可以将其归类，将一些功能比较相近的电路集中在一个接地线上，使得接地线的电流从不同的单元回路流出，这样就可以有效地减少对其他元件的干扰情况，使得整个线路的抗干扰能力显著增强。
3、结语
随着我国生产技术的革新，数字电路开始逐渐应用在各种生产活动之中，并且有着高度集成化和智能化的特点，但是正是由于高度集成化的存在使得元件之间会受到各种各样信号的干扰，使得最终的运行达不到预期的目标，甚至会产生一些不必要的失误，为生产生活带来极大的不便。所以，从这个角度来说，数字电路的抗干扰研究显得尤为重要，是需要在实践中不断论证的，本文从实际出发，结合自身的工作经验对数字电路以及单片机的抗干扰的相关措施进行了分析，希望能够进一步推动该领域的发展。
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论文作者:张瀚鑫
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/20
标签：抗干扰论文; 单片机论文; 干扰论文; 数字电路论文; 电路论文; 噪声论文; 能力论文; 《基层建设》2019年第24期论文;