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第五章  应用系统的抗干扰设计?
用于生产现场的单片机应用系统，易受各种干扰侵袭，直接影响到系统的可靠性。因此，应用系统的抗干扰设计已经成为设计人员关注的重要课题。由于各应用系统所处环境不同，面临的干扰源也不同，相应采取的抗干扰措施也不尽相同。 在计算机应用系统的设计中，主要考虑以下各方面的问题：?
1、切断来自电源的干扰?
对微机系统危豁最严重的干扰来源于电源污染。由于任何电源及输电线路都存在内阻和分布电容、电感等，正是这些因素引起了电源的噪声干扰。解决的方法是：采用交流稳压器来保证供电的稳定性，防止电源系统的过压和欠压；利用低通滤波器滤去高次谐波以改善电源波形；采用隔离变压器，双层屏蔽(初、次级屏蔽)措施来减少分布电容，提高系统抗共模干扰能力；在有条件的情况下，还可采用分散独立功能块供电和干扰抑制器，均有利于切断来自电源的干扰。?
2、切断来自传感器、各功能模块部分的干扰。采取的措施有：模拟电路通过隔离放大器进行隔离；数字电路通过光电耦合器进行隔离；模拟地和数字地分开；或采用提高电路共模抑制比等手段。?
3、在应用系统的长线传输中，采用双绞线作传输线能有效的抑制共模噪声及电磁场干扰。但应注意必须对传输线进行阻抗匹配，以免产生反射，使信号失真。?
4、对空间干扰(来自于系统内部和外部的电磁场在线路、导线、壳体上的幅射、吸收与调制)的抗干扰设计主要考虑地线设计、系统的屏蔽与布局设计。?
5、地线设计是一个很重要的问题。在微机应用系统中，地线结构大致有系统地、机地(屏蔽地)、数字地、模拟地等。在设计时，数字地和模拟地要分开，分别与电源端地线相连；当系统工作频率小于1MHz时，屏蔽线应采用单点接地；当系统工作频率在1M～10MHz时，屏蔽线应采用多点接地。?
6、在印刷电路板设计中，要将强、弱电路严格分开，尽量不要把它们设计在一块印刷电路板上；电源线走向应尽量与数据传递方向一致；接地线应尽量加粗，在印刷电路板的各个关键部位应配置去耦电容。?
7、对系统中用到的元器件要进行筛选，要选择标准化以及互换性好和器件或电路。对硬件电路存在的故障可通过常规的电平检测、信号检测或编制自诊断程序来加以诊断。?
8、电路设计时要注意电平匹配。如TTL“1”电平是2.4～5伏，“0”电平是0～0.4伏；而CMOS输入“1”电平是4.99～5伏，“0”电平是0～0.01伏。因此，当CMOS器件接受TTL输出时，其输入端就要加电平转换器或上拉电阻，否则，CMOS器件就会处于不确定状态。
9、单片机进行扩展时，不应超过其驱动能力，否则将会使整个系统工作不正常。如果要超负载驱动，则应加上总线驱动器，如74LS244、74LS245等。?
10、CMOS电路不使用的输入端不允许浮空。否则会引起逻辑电平不正常，易接受外界干扰产生误动作。在设计时可根据实际情况，将多余的输入端与正电源或地相连接。
11、软件的抗干扰设计，是应用系统抗干扰设计的一个重要组成部分。在许多情况下，应用系统的抗干扰不可能完全依靠硬件来解决。而对软件采取抗干扰设计，往往成本低，见效快，起到事半功倍的效果。?
   在实际情况中，针对不同的干扰后果，采取不同的软件对策。在实时数据采集系统中，为了消除传感器通道中的干扰信号，可采用软件数字滤波，如算术平均值法、比较舍取法、中值法、一阶递推数字滤波法等；在开关量控制系统中，为防止干扰进入系统，造成各种控制条件、输出控制失误，可采取软件冗余、设置当前输出状态寄存单元、自检程序等措施；为防止PC失控，造成程序“乱飞”而盲目运行，可设置软件“监视跟踪定时器”来监视程序运行状态，也可在非程序区设置软件陷阱，强行使程序回到复位状态。用硬件设置Watchdog电路强制系统返回也是一种常用的方法。?