安装手机信号增强器 单片机信号与信息处理刍议
摘要：针对单片机应用系统中普遍存在的信号干扰现象影响单片机的信息处理问题,结合应用实践,对信号干扰的来源,以及对信息处理造成的后果进行阐述，最后提出解决的途径和方法。
关键词：单片机 信号 信息处理
中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)01-0156-01
单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统[1]。很多工作人员都有这样的经历：当将在实验室能正常模拟运行的系统投入工业现场进行实际运行时很多不能正常运行。其原因有很多，最主要的原因是在工业环境中有太多的干扰，且目前的单片系统没有很强的抗干扰能力。笔者在CNKI，PUBMED等专业的数据库网站查阅了大量的相关研究，通过文献分析法加以整理和归纳，并结合实践应用，对单片机在信号与信息处理中发生的问题机制进行了研究，归纳了问题产生的原因、后果以及解决的方法。
1、单片机信号干扰源
所谓信号干扰就是叠加在有用信号上的不需要的信号, 是影响电路正常工作的另一种噪声。在各种实际环境中，干扰总是存在的这些干扰能降低电子系统的准确性甚至破坏其可靠性[2]。这种干扰会严重影响单片机信息处理的能力。根据笔者的研究干扰的来源主要有以下三种。
1.1 空间干扰
空间干扰，又称场干扰。电磁信号通过空间辐射进入系统，多发生在高电压、大电流、高频电磁场附近，并通过静电感应，电磁感应等方式侵入系统内部[3]。
1.2 供电系统干扰
电磁信号通过供电线路进入系统。供电系统干扰主要由电源的噪声和人为的干扰引起的。其中人为的干扰有。如:机械振动、继电器触点抖动、可控硅通断、感生负载的投切、元器件安装及布线引起的电磁耦合、接插件接触不良、虚焊、放大器自激、电源纹波以及附近工作的电焊机、电动机启动、通过的汽车等。
1.3 过程通道干扰
过程通道干扰也称为传输途径的干扰，其通过与系统相连的前向通道、后向通道及与其它系统的相互通道进入，一般沿各种线路侵入系统。一般情况下空间干扰在强度上远小于其它两种，此外，系统接地装置不可靠等，也是产生干扰的重要原因；各类传感器，输入输出线路的绝缘损坏也有可能引入干扰。
2、单片机信号干扰对信息处理产生的后果
信号干扰对信息处理产生的后果是指由于这些干扰降低了电子系统的准确性，进而导致信息处理的不稳定性和不准确性等。在这里主要列举了几类后果。
2.1 数据采集误差的加大
当干扰侵入单片机系统的前向通道叠加在信号上，会使数据采集误差增大，特别是前向通道的传感器接口是小电压信号输入时，此现象会更加严重。数据采集误差严重影响信息的准确性，有时是致命的伤害[4]。
2.2 程序运行失常
通常程序运行失常表现为控制状态失灵和死机。前者指在单片机系统中，由于干扰的加入使输出误差加大，造成逻辑状态改变，最终导致控制失常。而后者主要发生在在单片机系统受强干扰后，造成程序计数器PC值的改变，破坏程序正常运行，造成死循环。
2.3 定时不准以及数据发生变化
单片机内部程序指针错乱，使中断程序运行超出定时时间。RAM中计时数据被冲乱，使程序计算出错误的结果。在单片机应用系统中，由于外部RAM是可读写的，在干扰的侵入下，RAM中数据有可能发生改变，虽然ROM能避免干扰破坏，但单片机片内RAM以及片内各种特殊功能寄存器等状态都有可能受干扰而变化，甚至EEPROM中的数据也可能误读写，使程序计算出错误的结果。
3、抗干扰措施
抗干扰措施有硬件措施和软件措施。硬件措施如果得当，可将绝大部分干扰拒之门外，但仍然会有少数干扰进入微机系统，故软件措施作为第二道防线必不可少。由于软件抗干扰措施是以降低CPU效率为代价的，如果没有硬件消除绝大多数干扰，CPU将疲于奔命，无暇顾及正常工作，严重影响系统的工作效率和实时性。因此，一个成功的抗干扰系统是由硬件和软件相结合构成的。
3.1 常用的硬件抗干扰措施
(1)选择抗干扰性能强的CPU；单片机和单片机抗干扰能力是不一样的。单片机的选择不光考虑硬件配置、存储容量等,更要选择抗干扰性能较强的单片机,如果是工作在干扰比较大的环境,可以试试选用不同品牌的单片机。
(2)隔离与屏蔽；信号的隔离目的之一是从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离出来,使监控装置与现场仅保持信号联系,但不直接发生电的联系。隔离的实质是把引进的干扰通道切断,从而达到隔离现场干扰的目的。
(3)接地；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。
3.2 常用的软件抗干扰措施
相比硬件抗干扰措施，软件的上的措施就显得相对简单些。开机自检，软件陷阱(程序“跑飞”检测)，设置程序运行状态标记，输出端口刷新，输入多次采样，数据滤波，指令冗余和软件“看门狗”等[5]。
4、结语
近年来,单片机以其体积小、智能化高、价格便宜,而被广泛应用于各工控装置中。但是，由于技术的限制等原因使得单片机的抗干扰性质比较差严重影响了信息的利用。虽然，众多学者从各自的角度探讨这一问题，但笔者认为要真正解决单机片的抗干扰性质关键是要以硬件为主导，辅以软件研发出更高性能的单机片。
参考文献
[1]百度百科.[EB].Web:https://baike.省略/view/1012.htm.
[2]李永.单片机干扰问题刍议[J].电脑知识与技术,2006,02:166-168.
[3]王锦.Dreamweaver MX2004 中文基础教程[M].机械工业出版设,2005.
[4]顾晓雪,车新生[J].基于单片机的信号真有效值的测量[J].chaos.solitons and fractals,2009.40(3):1506-1519.
[5]栗广亮,胡雪,韩庆晟,孙存钊. 单片机的干扰因素分析及对策[J].技术交流,2008, 02: 40-02.