摘要 航空设备工作环境复杂，干扰因素多。设备所载单片机必须具有前瞻性的抗干扰设计，否则后果不堪设想，故其单片机应用的抗干扰设计至关重要，对此提出了一些看法。
关键词 单片机 硬件抗干扰设计 软件抗干扰设计
单片机体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活，具有微型化和使用方便等优点，广泛应用于航空专用设备的智能化管理及过程控制等领域。当前，单片机集成的部件越来越多，功耗越来越低和模拟电路结合越来越多。而且，随着半导体工艺发展及设计水平的提高，单片机还会不断产生新的变化和进步，但无论怎样变化，对单片机的可靠性要求和期望度不会降低。鉴于此，单片机应用的抗干扰设计至关重要。
单片机的抗干扰设计，可分为硬件和软件两部分。其中，硬件可以从封装方式、管件位置调整等方面考虑，软件方面则要求有前瞻性的抗干扰设计。
一、硬件设计方面
首先需要对干扰源采取必要的措施，阻断干扰通路。硬件方面需要选用可靠性高的优质电源。输入输出电路需要采用光电藕合器进行隔离。
其次，由于在单片机应用中，经常会遇到这样两种情况：一种是系统电压瞬时欠压致使单片机程序“跑飞”，系统不能正常工作；另一种是系统意外掉电重要数据丢失但不能恢复。为有效规避这两种情况出现的数据安全风险，需要在单片机系统中加上掉电检测和保护电路，提高系统的抗干扰性和安全性。所以，单片机必须具有自检和数据恢复功能。单片机具有自检功能和数据恢复功能为单片机提高可靠性提供了一道重要防线，实现起来也相对简单。单片机大致在以下三种情形下触发自检：一是开机自检。接通电源，或复位后，单片机系统自动进入自检程序。二是依据设置的周期进行自检，自检不正常，则立即报警。如果载体设备工作状态不允许单片机自检，则采用硬件逻辑监视等办法。三是人工键控自检，操作人员通过按键或开关直接命令单片机对其功能模块进行自检。
此外，单片机需具备数据掉电保护功能。在航空专业设备工业环境中，设备电压会出现不稳定、短路等小概率状况，使单片机系统丢失宝贵的现场工作数据，因此，单片机系统在设计时就需要考虑应对复杂环境的挑战。掉电保护一般有三种方法：一是加装不间断电源（UPS）；二是实时备份系统中的全部或部分数据；其三是设置掉电还原点等恢复供电措施，根据设置还原。可以将软件固化在只读存贮器中。此外，还可以通过设置警戒时钟WDT，采用容错设计和数字滤波，对输入量采取多次检测，对A/D转换结果进行数字滤波等途径实施。
二、软件设计方面
单片机实际工作环境恶劣，往往干扰严重。要使系统提供可靠工作，必须缜密考虑和解决抗干扰问题。干扰信号主要通过电磁感应、传输通道和电源线侵入系统，通过采用光电隔离、信号屏蔽等硬件手段，能遏止部分干扰的影响，但硬件方面的努力并不能将干扰完全拒之门外。所以，为提高系统可靠性，可利用单片机编程灵活的特性进行软件抗干扰设计。第一可以在数据输入过程中设计软件抗干扰；第二可以在控制信号输出过程中实施软件抗干扰；第三可以在程序执行过程中设计软件抗干扰。具体可以采用指令冗余法、软件陷阱法、看门狗法等。
我们知道，单片机应用系统越来越广泛，因此，设计一个单片机应用系统时，要充分考虑使用现场环境的影响和设备的各种特殊要求，从各个方面来提高其或可靠性和抗干扰能力。通过采用硬件、软件方面的措施组合可以有效地提高系统运行的可靠性，可以获得较好的控制效果，并且稍做修改即可用于其他类型的单片机控制系统，具有很强的标准化特征和通用性。
三、结语
单片机控制系统设备实现自动化的核心组成部分之一。由于工作现场环境复杂，不确定因素多，存在着大量干扰源，处理不好，往往会使系统失灵，出现种种故障，影响设备正常工作。为了把干扰带来的影响降低到最低限度，在硬件电路设计上要充分考虑到抗干扰的设计，但仅从硬件方面改进是不够的，在软件设计中提高系统的抗干扰能力不仅能降低硬件成本，而且能够使单片机系统具自我诊断、自我恢复能力。
因此，单片机软件抗干扰设计越来越受到重视。当然，欲设计优良的单片机控制系统软件，需要先了解干扰源对测量和控制系统产生的影响，然后才能针对不同的干扰因素提出不同的抗干扰措施。不同的单片机系统有不同的硬软件要求和特点，软件的抗干扰设计方法也多种多样。
本文概述了单片机抗干扰设计中常用的一些方法。就具体设计而言，首先需要根据具体的测量对象和干扰因素，分析干扰的来源和作用大小，然后根据系统相关要求，选择合适的抗干扰设计方法。
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