传输电路中的抗干扰问题及其措施

摘　要：本文从软硬件两方面，分析信号在传输过程中的干扰问题。并结合具体实例，给出其解决措施，使信号能有效的进行远距离传输。

关键词：电磁干扰；电气隔离；看门狗
　　在信号的传输过程中，不可避免的会遇到各种干扰，如何有效的减少或消除干扰，使信号能够稳定传输，是系统设计中的关键问题。本文以RS-485传输电路为例，从软硬件两方面分析信号在传输过程中会遇到的各种干扰，并给出具体的解决方案。
1  硬件抗干扰设计
　　在传输电路的设计过程中主要出现以下问题：电气噪声干扰传输线路；强电磁（雷电）冲击；数字电路对模拟电路的干扰等。
　　针对上述问题的产生，本传输电路在硬件设计方面主要采取以下措施:
1) 对于芯片闲置的引脚，在不影响系统的逻辑功能的情况下接地或接电源。
2) 布线时，电源线和地线尽量粗。这样不但有利于减少压降，更重要是的是降低耦合噪声。
3) 布线时尽量减少回路环的面积，以减少感应噪声。避免90度折线，减少高频噪声发射。
4) 晶振布线时，晶振和单片机引脚尽量靠近，晶振下方尽量不要走线。
5) 采用光耦元件实现RS-485接口的电气隔离。这种方案可以承受高电压、持续时间较长的瞬态干扰，实现起来也比较容易。
6) 旁路保护方法。利用瞬态抑制元件TVS管，将具有危害性的瞬态能量旁路到大地。
7) 将电源地和模拟地相隔离，通过0欧的电阻相连。将电源地和RS-485地相隔离，通过磁珠相连。
8) 正确地处理“模拟地”与“数字地”。数字电路是非线形的，逻辑门的开关都会产生电流冲击，所以在数字地上高频扰动很强烈。因此，数字地与模拟地不能有共同路径或者环路，只应单点连接。
RS-485信号传输的具体电路如图1所示

                图1  RS-485信号传输电路
2  软件抗干扰设计
　　系统的抗干扰措施，除了在硬件上消除干扰外，还必须从软件设计上采取恰当的措施，以便提高系统的可靠性，我们主要采用看门狗(Watchdog)监视系统的运行状态。
　　看门狗又称程序运行监视器，能有效的防止系统在不可预测的干扰作用下产生的程序执行紊乱，即“程序跑飞”。目前很多MCU都自带有内部看门狗，我们在整机运行是将看门狗打开，如果MCU不能在规定的时间内将Watchdog复位，Watchdog从内部触发RESET中断，将整个系统复位，从而使整个系统重新运行，避免了程序死锁。
　　信号传输电路的主程序如下：
    void main(void)
　　{
　　    uint idata  i,j；      定义i,j为无符号整型变量
　　  WDT_feed()；              为看门狗控制寄存器赋初值
　　  for(i=0;i<100;i++)        系统延时
　　 {
　　  WDT_feed()；            喂看门狗
　　  DelayMS(30)；
　　 }
　　  InitSystem()；            系统初始化
　　  timer2_run；              定时器2开始工作
　　  while(1)                  进入循环
　　 {
　　  WDT_feed()；            喂看门狗
　　  while(!SystemTimerFlag)；当SystemTimerFlag=1，跳出本层循环
　　    TimerTick20ms()；        保证程序的循环周期为20ms 
　　      RS23220ms()；            RS232函数
　　  KEY20ms()；              键盘输入函数
　　  if(HardFailureFlag)；
　　  {                      ；如果RS485通讯失败
　　  RS485StateLedOff()；  RS485状态指示灯灭
　　  PizzerOn()；          蜂鸣器鸣叫 
　　  }
　　 }
3  结语
　　本文针对信号在传输过程中受干扰问题，通过实例从软、硬件两方面给出了具体解决措施,极大地提高了系统的稳定性。适用于各种远距离的有线传输系统。
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