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1、接地系统对单片机抗干扰的研究本科毕业设计（论文） 题 目 单片机抗干扰与接地技术的研究学生姓名 专业班级 学 号 院 （系） 指导教师(职 完成时间 目录 摘要IABSTRACTII1 引言12 干扰对单片机产生的影响12.1 干扰的来源即影响途径12.2 干扰对单片机主要部件的影响22.2.1 中央处理器22.2.2 特殊功能寄存器2 2.2.3 存储器22.3 干扰对单片机测控系统产生的影响23 干扰源33.1 空间辐射干扰33.2 信号通道干扰33.3 电源干扰53.4 数字电路引起的干扰53.5 干扰信号的耦合方式64 抗干扰措施74.1 合理选择元器件74.2 电源干扰的抑制74.3
2、 电场、磁场干扰的抑制74.5 接地技术84.5.1 接地的作用84.5.2 接地的种类84.6 通道干扰94.7 布线抗干扰设计95 硬件抗干扰措施105.1 消除或抑制噪声源105.2 阻截干扰传递途径。106 软件抗干扰措施116.1 数字信号的输入方法116.2 数字信号的输出方法116.3 CPU抗干扰技术126.4 开机自检126.5 掉电保护136.6 睡眠抗干扰136.7 指令冗余和软件陷阱136.7.1 指令冗余136.7.2 软件陷阱146.8 “看门狗”技术156.9 输入多次采样及数字滤波156.10 输出端口刷新167 开关电源对单片机控制系统可能产生的干扰167.1
3、 二极管的反向恢复时间引起的干扰177.2 开关回路干扰177.3 开关电源滤波器的干扰177.4 接地分析187.5 本章小结198 单片机设计中的接地技术198.1 常见的接地方式198.1.1 浮地198.1.2 单点接地208.1.3 多点接地208.2 不同接地方式的电磁兼容性分析及选择原则208.2.1 浮地的电磁兼容性分析208.2.2 单点接地的电磁兼容性分析208.2.3 多点接地的电磁兼容性分析218.2.4 接地方式的选择原则218.3 PCB板地线布线技术218.3.1 电路区域划分218.3.2 保证环路面积最小218.3.3 地线保护219 工程供电系统22 9.1
4、 工程供电的基本方式24 9.1.1 TT 方式供电系统249.1.2 TN 方式供电系统249.1.3 TN-C 方式供电系统259.1.4 TN-S 方式供电系统259.1.5 TN-C-S 方式供电系统259.1.6 IT 方式供电系统269.2 供电线路符号小结26结束语27致谢27参考文献28摘要集成电路的发展使得单片机的应用逐渐扩展到各个领域。但是实际中存在的各种干扰问题严重影响了单片机功能的发挥。因此，单片机抗干扰能力的强弱是单片机系统设计中必须考虑的重要课题。本文通过对单片机主要的干扰源及其危害进行分析，从硬件和软件两方面来探讨单片机系统的抗干扰技术。 单片机别称微控制器，是把
5、一整套的计算机系统集成到一块芯片上，具有质量轻、体积小、成本低、易开发与应用等优点。因此，单片机在我们日常生活中的应用十分广泛，已经渗透到通信设施、导航系统、电器以及程控玩具等多个领域。但是当下的生活环境，单片机的运行必然受到各种干扰，这些干扰会使单片机在运行中出现失误甚至系统失灵，造成极大损失，因此，单片机系统的抗干扰能力和技术一直是受关注的重要课题。 针对测控系统恶劣、复杂的工作环境，分析了几类典型干扰即空间辐射干扰、信号通道干扰、电源干扰以及数字电路引起的干扰的作用机制，阐述了干扰对单 片机测控系统产生的不良影响，并结合实际给出了电源技术、接地技术、隔离、滤波、屏蔽等硬件方面的抗干扰措施
6、，以及数字信号的输入方法、数字信号的输出方法和CPU抗干扰技术等软件方面的抗干扰措施。 关键字 单片机系统；抗干扰；接地技术；Impact On Microcontroller Anti-interference Earthing SystemABSTRACT The development of integrated circuit makes single-chip computer application gradually expanded to various fields. But various interferences existing in the actual probl
7、em has seriously affected the function of single chip microcomputer. Microcontroller anti-interference ability strong and the weak, therefore, is one of the important issues must be considered in the design of single chip microcomputer system. Based on single chip microcomputer main interference sou
8、rces and its harm were analyzed, and from two aspects of hardware and software system of anti-jamming technology is discussed in this paper. MCU nickname micro controller, is a set of computer system integrated into a chip, has the advantage of light quality, small volume, low cost, easy development
9、 and application, etc. Therefore, MCU are widely used in our daily life, have already infiltrated the communications, navigation systems, appliances, and program-controlled toys and other fields. But now living environment, the operation of the MCU inevitable by all kinds of interference, the interf
10、erence can make the single chip microcomputer in the mistakes in the operation of the system failure, even cause great losses, therefore, systems anti-jamming ability and the technology has been the attention important topic. For measurement and control system, complex working conditions, analyzed s
11、everal typical interference space radiation interference, signal channel interference, power supply interference, and the mechanism of action of interference caused by digital circuit, this paper expounds the interference of the negative effects of monolithic machine control system, and gives the po
12、wer supply, grounding technology, isolation, filtering, shielding, etc. Hardware anti-jamming measures, as well as the digital signal input method, the digital signal output method and CPU anti-interference techniques of software anti-jamming measures.KEY WORDS ：SCM system; Anti-interference; Ground
13、ing technique II 1 引言 单片机系统由于价格便宜、功能齐全而被广泛地应用到智能仪表及生产过程的测控系统中，一个测控系统的准确性主要取决于两个方面：首先是系统中测量部分测得的数据是否准确，如果在这个环节上出了问题，整个系统的准确性也就无从谈起；另一方面，系统的控制质量，包括系统抗干扰的能力，也是至关重要的。但是来自系统内、外部的不可避免的电气干扰会对单片机测控系统产生不良影响。因此，如何在干扰情况下保证和提高系统的可靠性、安全性成为人们日益关心的课题。在实际的单片计算机测控系统中，要在硬件、软件或其他方面综合采取措施来克服现场环境的强大干扰，使系统的可靠性达到设计的要求。在此从
14、常见的干扰入手，分析干扰的作用机制及产生的不良现象，介绍了在单片计算机测控系统中常用的软、硬件抗干扰措施。 这里的接地指接大地，也称作保护地。为单片机系统提供良好的地线，对提高系统的抗干扰能力极为有益。特别是对有防雷击要求的系统，良好的接地至关重要。上面提到的一系列抗干扰元件，意在将雷击、浪涌式干扰以及快脉冲群干扰去除，而去除的方法都是将干扰引入大地，如果系统不接地，或虽有地线但接地电阻过大，则这些元件都不能发挥作用。为单片机供电的电源的地俗称逻辑地，它们和大地的地的关系可以相通、浮空、或接一电阻，要视应用场合而定。不能把地线随便接在暖气管子上。绝对不能把接地线与动力线的火线、零线中的零线 混淆。 针对测控系统恶劣、复杂的工作环境，本文分析了几类典型干扰即空间辐射干扰、信号通道干扰、电源干扰以及数字电路引起的干扰的作用机制，阐述了干扰对单片机测控系统产生的不良影响，并结合实际给出了电源技术、接地技术、隔离、滤波、屏蔽等硬件方面的抗干扰措施，以及数字信号的输入方法、数字信号的输出方法但是当下的生活环境，单片机的运行必然受到各种干扰，这
