A. 單片機科技論文
單片機是經歷長期開發與應用的嵌入式系統電子設備，與計算機相比，它具有許多顯著的特點。這是我為大家整理的單片機科技論文，僅供參考!
單片機在現代科技中的應用與前景
[摘 要]單片機是經歷長期開發與應用的嵌入式系統電子設備，與計算機相比，它具有許多顯著的特點。當前，單片機在現代科技應用的領域越來越廣泛，並在家用電器、工業控制領域、醫療器械、儀器儀表等方面取得了良好的應用效果。在未來，單片機的更新換代仍然不會停止，它會向更加智能化，自動化，抗干擾能力強，集成度高，實用性好等方面的發展。
[關鍵詞]單片機;現代科技;應用與前景
中圖分類號：TP368.12 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X(2014)20-0054-02
隨著現代科技的不斷發展，嵌入式技術的開發及其應用在現代科技中的應用顯得越來越重要。在嵌入式技術發展的趨勢下，單片微型計算機(簡稱“單片機”)應運而生，並隨著時代要求的發展不斷地更新換代。到20世紀70年代前半期，單片機己經發展為嵌入式系統最為突出的典型代表之一，英特爾公司更將其命名為“嵌入式微控制器”。 單片機的產生極大程度上推動著整個現代科技應用及其功能的發展，並在許多實際應用領域都取得了顯著的成效，受到社會各界的關廣泛關注，其應用技術發展的越來越成熟，具體實踐應用到各個領域，開發技術也越來越智能化。本文以單片機的發展及其特點為邏輯起點，對單片機的應用性及其前景進行說明與分析。
一、單片機的發展及其特點
單片機又稱“單片微型計算機”，是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit)，“它並不是落實某一個具體的邏輯功能的晶元，而是把一個計算機系統集成到一個晶元上，其功能類似於一台最小系統的微型的計算機。具體來說，單片機由運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備構成”[1]。
單片機產生於20世紀70年代，經歷了三個發展階段(SCM、MCU、SOC)。初期的SCM單片機基本上都是4、8位的。其中，INTEL的8051是初期單片機最具典型意義的。此後在INTEL 8051的基礎上開發並應用了MCS51系列MCU系統。 由於MCS51系列MCU系統的單片機系統直到現在還在廣泛使用，單片機伴隨這科學技術的發展逐步開發出16位系統。但由於16位單片機的性價比不夠理想，因此並未得到很廣泛的應用。90年代後，隨著電子產品市場的進一步繁榮發展，單片機的開發與應用得到了顯著的提升。特別是INTEL i960系列與ARM系列在社會上的實踐應用，32位單片機逐步地取代16位單片機的在嵌入式技術中的領先地位，並且在市場上取得了兩好的效益。
與計算機相比，單片機的特點主要表現在如下幾個方面：首先，單片機使用簡單便捷，可實現體系布局的模塊化;其次，單片機耐用時間長，有較高的耐用性;再次，單片機的處理能力強，運行速度較快;此外，單片機還具備低電壓、低功耗、控制功能與環境適應能力強的特點;最後，單片機體系完備，集成了計數器、串列口、並行口、CPU、RAM與ROM等應用組件。
二、單片機在現代科技中的應用
單片機具備許多優良的特點，廣泛的應在諸多領域，例如家用電器、工業控制領域、醫療器械、儀器儀表等方面，當前單片機己經得到廣泛的使用，並產生了良好的應用效果。具體來說，單片機在現代科技中的應用主要體現在以下幾個方面：
(一)在家用電器領域中的應用?
隨著時代的發展，追求更高、更好的生活品質，對家用電器的功能需求也逐年提高，這就迫使家用電器的不斷升級與改造。單片機可以滿足這種需求，通過安裝單片機，實現整個家用電器的智能化控制，識別相關的信息，選擇合適的用戶滿意信息，使得家用電器在引入單片機後很好的提高了性能，更新換代的速度也得到了提升，提高了企業的競爭力，單片機應用的前景越來越廣泛。例如在電視機上採用單片機技術可以使得足不出戶的進行大型智能游戲的控制，選擇頻道方式更加便捷;微波爐可以實現食物的自動選擇加熱時間以及溫度;洗衣機自動根據衣服材質、贓物程度，自動選擇洗滌劑的用量、強度、時間等。
(二)在工業控制領域的應用
在工業領域，隨著自動化的發展，尤其是在特殊環境下的，例如核工業、粉塵工業、電力高壓行業等方面，對人的危害性比較大，危險性高的行業，大部分採用的是自動化操作。在此領域，單片機從此興起，並隨著應用的更加廣泛在工業化控制管理，通過單片機的數據採集與過程式控制制手段，實現了工業化有效的智能控制管理工作，例如報警系統、流水線作業系統、自動噴漆系統等，都得到了很好的應用，隨著時代的發展，其應用領域會更加廣泛。
(三)在醫療器械領域的應用
現代社會，醫療條件與技術不斷提升，自身的身體健康越來越受到關注然而在現有的條件下，消毒條件、住院條件，檢測手段、醫療手段等都存在著諸多問題，直接影響著看病的好壞，影響著每個人的身體健康。隨之而來的是現在單片機的應用在醫療器械領域，由於自身的特點與有時，可以進行多種疾病的分析，提高設備檢測的准確性與可靠性，提高了診斷下葯的准確性，保證了身體健康，醫療設備結構更加合理化、智能化、自動化，例如在超聲波檢測、呼吸系統、分析儀器等。
(四)在儀器儀表領域的應用
現在儀器儀表的生產的好壞，直接代表著一個國家的製造水平。在儀器儀表領域不斷的向著智能化方向發展，單片機的作用在此領域尤其體現到其優點，具有重要的意義單片機集成度高，可靠性高、小巧，應用在儀器儀表上使得整個行業得到了很大的改變，隨著單片機的集成到儀器儀表中，使得自身的設備向著數字化，智能化發展，其各方麵包括處理功能測試功能，控制功能等都得到了很大的提升。例如在航空的儀器儀表中採用單片機技術，保證了儀器的可靠性、准確性，集成性高，事故率降低，提升了航天航空電子系統的智能化與自動化樹皮，信息傳遞有效的進行。
三、單片機在現代科技中的發展前景
隨著科學技術的日新月異，單片機推陳出新的速度也愈來愈快。伴隨著新的CPU的加入，多位的單片機共同開發與發展是整個發展的方向。很長一段時間，單片集成電路技術在8位機發展的主要方向，隨著網路通信技術的發展，16位機、32位機、64位機成為未來的發展方向。單片機的運行也會愈來愈快，防磨損能力也隨之提升，具有很好的低雜訊、可靠性高的優點。現在單片機為了提高抗干擾性採用EFT技術，使得單片機受外界的干擾性小，系統的時鍾信號得到了很好的保證，可靠性得到了提高;布線及其驅動技術應用在單片機上降低了雜訊，不至於對單片機內部的電路信號進行干擾。單片機還應用OPT技能，較之掩膜技術有著生產周期短，風險小特點，採用裸片技術或者貼面技術，實現了OPT晶元的接觸不良的問題，使得得到了廣泛的應用。
隨著電子信息技術的發展與應用領域的逐步廣泛，單片機向更加智能化，自動化，抗干擾能力強，集成度高，實用性好等方面的發展。同時，晶元的設計也愈發復雜，單片機的功能更加齊全，保有良好的耐用性、可延伸性，單片機的設計與開發、應用的前景十分廣泛，領域更加寬廣，智能化程度更高。
單片機在目前的發展形勢下，還表現出以下趨勢：首先，可靠性及應用越來越水平高和互聯網連接已是一種明顯的走向。 其次，所集成的部件越來越多。最後，功耗越來越低和模擬電路結合越來越多。
結語
總之，在第二十一世紀，計算機技術、智能電子技術的發展，在現代社會中發揮著舉足輕重的作用，嵌入式系統是電子技術的重要組成部分，其中單片機又是嵌入式系統最具典型的代表，具有強大的發展潛力。單片機技術提高了控制領域的效率以及可靠性，實現了工業的自動化，智能化，未來的工業化發展中將隨著科技的不斷進步而發展。
[1] 李璞，郭敏. 單片機的應用與發展[J]. 中國校外教育 2010年S1期
單片機應用技術探究
摘要：近幾年單片機得到了飛速的發展，單片機最明顯的優勢就是可以嵌入到各種儀器、設備中。目前大量的嵌入式系統均採用單片機，本文分析了單片機的形成及發展過程以及當前的技術進展，同時分析了影響單片機系統可靠性的原因，並論述提高單片機可靠性的措施。
關鍵詞：單片機;可靠性技術;發展趨勢
中圖分類號： C35 文獻標識碼： A
引言
單片機,亦稱單片微電腦或單片微型計算機。它是把中央處理器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、輸入/輸出埠(I/0)等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路晶元上的微型計算機。現在可以說單片機是百花齊放的時期,世界上各大晶元製造公司都推出了自己的單片機,從8位、16位到32位,數不勝數,應有盡有,它們各具特色,互成互補,為單片機的應用提供廣闊的天地。縱觀單片機的發展過程,可以預示單片機的發展趨勢 。
一 、單片機的應用場合
1.1智能儀器儀表。單片機用於各種儀器儀表，一方面提高了儀器儀表的使用功能和精度，使儀器儀表智能化，同時還簡化了儀器儀表的硬體結構，從而可以方便地完成儀器儀表產品的升級換代。如各種智能電氣測量儀表、智能感測器等。
1.2機電一體化產品。機電一體化產品是集機械技術、微電子技術、自動化技術和計算機技術於一體，具有智能化特徵的各種機電產品。單片機在機電一體化產品的開發中可以發揮巨大的作用。典型產品如機器人、數控機床、自動包裝機、點鈔機、醫療設備、列印機、傳真機、復印機等。
1.3實時工業控制。單片機還可以用於各種物理量的採集與控制。電流、電壓、溫度、液位、流量等物理參數的採集和控制均可以利用單片機方便地實現。在這類系統中，利用單片機作為系統控制器，可以根據被控對象的不同特徵採用不同的智能演算法，實現期望的控制指標，從而提高生產效率和產品質量。典型應用如電機轉速控制、溫度控制、自動生產線等。
1.4家用電器。家用電器是單片機的又一重要應用領域，前景十分廣闊。如空調器、電冰箱、洗衣機、電飯煲、高檔洗浴設備、高檔玩具等。另外，在交通領域中，汽車、火車、飛機、航天器等均有單片機的廣泛應用。如汽車自動駕駛系統、航天測控系統、黑匣子還有分布式系統的前端模塊等等。
二、分析單片機可靠性限制原因及應對措施
目前，大量的嵌入式系統均採用了單片機，並且這樣的應用正在更進一步擴展;但是多年以來人們一直為單片機系統的可靠性問題所困惑。在一些要求高可靠性的控制系統中，這往往成為限制其應用的主要原因。
1.單片機系統的失效分析
一個單片機系統的可靠性是其自身軟硬體與其所處工作環境綜合作用的結果，因此系統的可靠性也應從這兩個方面去分析與設計。對於系統自身而言，能不能在保證系統各項功能實現的同時，對系統自身運行過程中出現的各種干擾信號及直接來自於系統外部的干擾信號進行有效的抑制，是決定系統可靠性的關鍵。有缺陷的系統往往只從邏輯上去保證系統功能的實現，而對於系統運行過程中可能出現的潛在的問題考慮欠缺，採取的措施不足，在干擾信號真正襲來的時候，系統就可能會陷入困境。
2. 提高可靠性的措施
2.1減少引起系統不可靠或影響系統可靠的外界因素：
1) EFT (Electrical Fast Transient)技術。EFT技術是一種抗干擾技術，它是指在振盪電路的正弦信號受到外界干擾時，其波形上會迭加各種毛刺信號，如果使用施密特電路對其整形，則毛刺會成為觸發信號干擾正常的時鍾，在交替使用施密特電路和RC濾波電路時， 就可以消除這些毛否則令其作用失效，從而保證系統的時鍾信號正常工作。
2) 低雜訊布線技術及驅動技術。在傳統的單片機中，電源及地線是在集成電路外殼的對稱引腳上，一般是在左上、右下或右上、左下的兩對對稱點上。這樣，就使電源雜訊穿過整塊晶元，對單片機的內部電路造成干擾。現在，很多單片機都把地和電源引腳安排在兩條相鄰的引腳上。這樣，不僅降低了穿過整個晶元的電流，而且在印製電路板上容易布置去耦電容，從而降低系統的雜訊。現在為了適應各種應用的需要，很多單片機採用"跳變沿軟化技術"，從而消除大電流瞬變時產生的雜訊。
3) 採用低頻時鍾。高頻外時鍾是雜訊源之一，不僅能對單片機應用系統產生干擾，而且還會對外界電路產生干擾，令電磁兼容性不能滿足要求。對於要求可靠性較高的系統，低頻外時鍾有利於降低系統的雜訊。在一些單片機中採用內部鎖相環技術，則在外部時鍾較低時，也能產生較高的內部匯流排速度，從而保證了速度又降低了雜訊。
三、單片機的發展趨勢
1單片機技術的發展前景及趨勢
由於通用型IC的仿冒現象比較嚴重，因此定製化IC將是未來單片機發展的主要方向。此外，盡管16位、32位單片機市場有所增加，但8位在未來三五年內仍將佔主流，只是成長幅度會趨緩。從應用角度講，盛揚看好消費類電子和家電產品，尤其是中小型家電產品，它屬於比較成熟的單片機應用領域;其次是高端領域的車用產品。目前，盛揚已針對汽車周邊領域推出系列產品，主要用於汽車防盜、車載電子、信息娛樂、胎壓監測、里程錶的面板等。
單片機擁有良好的應用前景，但廠商之間的競爭愈演愈烈。因此，對本土企業而言，要想脫穎而出，質量一定要好，同時還要注重產品的環保和可靠性，因為家電和汽車等產品對安全性的要求越來越高;其次，充分發揮本土廠商在特定應用領域的性價比優勢。不過，這種性價比必須建立在性能過關、可靠度過關的基礎上。
製作工藝CMO化。更小的光刻工藝提高了集成度，從而使晶元更小、成本更低、工作電壓更低、功耗更低。CPU的改進。同時，採用雙CPU結構，增加數據匯流排的寬度，提高數據處理的速度和能力;採用流水線結構，提高處理和運算速度，以適應實時控制和處理的需要。增大存儲容量，片內EPROM的E2PROM化，程序的保密化，提高並行口驅動能力，以減少外圍驅動晶元，增加外圍?I/O?口的邏輯功能和控制的靈活性。最後，以串列方式為主的外圍擴展;外圍電路的內裝化;和互聯網連接已是一種明顯的走向，可靠性及應用水平越來越高。
2微型單片化
現在常規的單片機普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機存取數據存儲(RAM)、只讀程序存儲器(ROM)、並行和串列通信介面,中斷系統、定時電路、時鍾電路集成在一塊單一的晶元上,增強型的單片機集成了如A/D轉換器、PMW(脈寬調制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機將LCD(液晶)驅動電路都集成在單一的晶元上,這樣單片機包含的單元電路就更多,功能就越強大。甚至單片機廠商還可以根據用戶的要求量身定做,製造出具有自己特色的單片機晶元。 此外,現在的產品普遍要求體積小、重量輕,這就要求單片機除了功能強和功耗低外,還要求其體積要小。現在的許多單片機都具有多種封裝形式,其中SMD(表面封裝)越來越受歡迎,使得由單片機構成的系統正朝微型化方向發展。
3串列擴展技術
在很長一段時間里,通用型單片機通過三匯流排結構擴展外圍器件成為單片機應用的主流結構。隨著低價位OTP(One-Time Password)及各種特殊類型片內程序存儲器的發展,加之處圍介面不斷進入片內,推動了單片機“單片”應用結構的發展。特別是I2C、SPI 等串列匯流排的引入,可以使單片機的引腳設計得更少,單片機系統結構更加簡化及規范化。
4、結語
單片機改變了我們生活,縱觀我們現在生活的各個領域,從導彈的導航裝置,到飛機上各種儀表的控制,從計算機的網路通訊與數據傳輸,到工業自動化過程的實時控制和數據處理,以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物等,這些都離不開單片機, 單片機有著廣闊的應用前景。
參考文獻
[1] 張志良; 單片機原理與控制技術; 北京,機械工業出版社,2008
[2] 李廣第，朱月秀，王秀山.單片機基礎.北京：北京航空航天大學出版社，2002.
[3] 胡漢才.單片機原理及系統設計.北京：清華大學出版社，2002.
B. 單片機應用設計中提高系統可靠性的措施有哪些
這個問題太籠統，這個需要具體問題具體分析。多的就不說，以我的經驗和一般情況說下面幾點。
1、中斷問題。
中斷函數要寫得盡量短，而且要保證是順序執行，一定不能在中斷中有等待的語句，比如在中斷函數中要等待某個標識位置位while(Flag == 0);之類的語句是不可取的，因為會在中斷中執行的時間過長導致長時間不能進入別的中斷，程序會跑飛現象。
2、敏感代碼問題。
可能某些代碼的地方，我們不希望執行某部分代碼過程被中斷給打斷，那麼我們會在執行該部分代碼時禁止中斷，執行完畢後再開啟中斷。那麼必須要保證該部分代碼執行的時間要盡可能的短，保證短到什麼程度由CPU特性決定。
3、阻塞問題。
如果應用比較大，要實現的功能和執行的任務很多，那麼程序中盡量避免使用等待阻塞之類的語句，如while()判斷標識位的語句，最好是用if()語句判斷，如果if()條件不成立會接著往後執行，看有沒有別的事情做，如果沒有則再返回接著進行if判斷。
4、中斷優先順序問題。
有些CPU支持中斷嵌套，而有些CPU不支持中斷嵌套，不管CPU支不支持中斷嵌套，要合理安排中斷優先順序關系，比如51單片機中使用定時器中斷刷新LED(或LCD)顯示，同時串口中斷接收數據，默認狀態下定時器比串口中斷優先順序更高，那麼最好把串口中斷優先順序設置得比定時器更高更保險一些，相比之下漏掉一個串口數據比少刷新一次LED(或LCD)後果更嚴重。
5、代碼框架結構問題。
其實這才是最核心的問題，如果你的CPU要實現很龐大的功能，如CPU要完成串口收發、I2C數據存儲、LCD顯示、Flash讀寫、USB介面通訊、按鍵識別、IO口電平監測等等等等的功能，那麼自己直接裸機寫程序那是不太現實的，必須要選擇移植一個成熟的代碼架構或操作系統，如選擇狀態機代碼架構，操作系統如uCos、eCos、RT-thread等等。這種方法對CPU的處理速度、Flash空間、RAM空間的需求是挺高的，如果是51、52之類的單片機那就不要考慮算了。51、52之類的單片機那就根據自己的需要自己設計一個簡單的代碼架構即可。
C. 通常採用什麼方法測試單片機系統的可靠性
單片機系統可以分為軟體和硬體兩個方面，我們要保證單片機系統可*性就必須從這兩方面入手。
首先在設計單片機系統時，就應該充分考慮到外部的各種各樣可能幹擾，盡量利用單片機提供的一切手段去割斷或者解決不良外部干擾造成的影響。我們以HOLTEK最基本的I/O單片機HT48R05A-1為例，它內部提供了看門狗定時器WDT防止單片機內部程序亂跑出錯；提供了低電壓復位系統LVR，當電壓低於某個允許值時，單片機會自動RESET防止晶元被鎖死；HOLTEK也提供了最佳的外圍電路連接方案，最大可能的避免外部干擾對晶元的影響。
當一個單片機系統設計完成，對於不同的單片機系統產品會有不同的測試項目和方法，但是有一些是必須測試的：
① 測試單片機軟體功能的完善性。 這是針對所有單片機系統功能的測
試，測試軟體是否寫的正確完整。
② 上電掉電測試。在使用中用戶必然會遇到上電和掉電的情況，可以進
行多次開關電源，測試單片機系統的可*性。
③ 老化測試。測試長時間工作情況下，單片機系統的可*性。必要的話
可以放置在高溫，高壓以及強電磁干擾的環境下測試。
④ ESD和EFT等測試。可以使用各種干擾模擬器來測試單片機系統的
可*性。例如使用靜電模擬器測試單片機系統的抗靜電ESD能力；
使用突波雜訊模擬器進行快速脈沖抗干擾EFT測試等等。
當然如果沒有此類條件，可以模擬人為使用中，可能發生的破壞情況。例如
用人體或者衣服織物故意摩擦單片機系統的接觸埠，由此測試抗靜電的能力。
用大功率電鑽*近單片機系統工作，由此測試抗電磁干擾能力等。
D. 如何測試單片機系統的可靠性
軟體上加看門狗 硬體上：電源方面盡量用LDO供電，各電源引腳旁邊放置旁路電容 模擬部分和數據部分盡量分開 PCB走線最好不要小於0.2mm 如果接外部晶振，晶振盡量靠近單片機，晶振下方不要走線 介面處最好加上隔離器件 電源輸入加上二極體，防止電...
E. 單片機系統硬體抗干擾的常用方法介紹
單片機系統硬體抗干擾的常用方法介紹
影響單片機系統可靠安全運行的主要因素主要來自系統內部和外部的各種電氣干擾,並受系統結構設計、元器件選擇、安裝、製造工藝影響。這些都構成單片機系統的干擾因素,常會導致單片機系統運行失常,輕則影響產品質量和產量,重則會導致事故,造成重大經濟損失。今天我就給大家介紹下單片機系統硬體抗干擾的常用方法，大家一起來看看吧。
形成干擾的基本要素有三個：
(1)干擾源。指產生干擾的元件、設備或信號, 用數學語言描述如下：/dt,
di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鍾等都可能成為干擾源。
(2)傳播路徑。指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過導線的傳導和空間的輻射。
(3)敏感器件。指容易被干擾的對象。如：A/D、 D/A變換器,單片機,數字IC,弱信號放大器等
干擾的分類
1.1 干擾的分類
干擾的分類有好多種,通常可以按照雜訊產生的原因、傳導方式、波形特性等等進行不同的分類。按產生的原因分：
可分為放電雜訊音、高頻振盪雜訊、浪涌雜訊。
按傳導方式分：可分為共模雜訊和串模雜訊。
按波形分：可分為持續正弦波、脈沖電壓、脈沖序列等等。
1.2 干擾的耦合方式
干擾源產生的干擾信號是通過一定的耦合通道才對測控系統產生作用的。因此,我們有必要看看干擾源和被干擾對象之間的傳遞方式。干擾的耦合方式,無非是通過導線、空間、公共線等等,細分下來,主要有以下幾種：
(1)直接耦合：這是最直接的方式,也是系統中存在最普遍的一種方式。比如干擾信號通過電源線侵入系統。對於這種形式,最有效的方法就是加入去耦電路。
(2)公共阻抗耦合：這也是常見的耦合方式,這種形式常常發生在兩個電路電流有共同通路的情況。為了防止這種耦合,通常在電路設計上就要考慮。使干擾源和被干擾對象間沒有公共阻抗。
(3)電容耦合：又稱電場耦合或靜電耦合。是由於分布電容的存在而產生的耦合。
(4)電磁感應耦合：又稱磁場耦合。是由於分布電磁感應而產生的耦合。
(5)漏電耦合：這種耦合是純電阻性的,在絕緣不好時就會發生。
2 常用硬體抗干擾技術
針對形成干擾的三要素,採取的抗干擾主要有以下手段。
2.1 抑制干擾源
抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的/dt, di/dt。這是抗干擾設計中最優先考慮和最重要的原則,常常會起到事半功倍的效果。 減小干擾源的/dt主要是通過在干擾源兩端並聯電容來實現。減小干擾源的di/dt則是在干擾源迴路串聯電感或電阻以及增加續流二極體來實現。
抑制干擾源的常用措施如下：
(1)繼電器線圈增加續流二極體,消除斷開線圈時產生的反電動勢干擾。僅加續流二極體會使繼電器的斷開時間滯後,增加穩壓二極體後繼電器在單位時間內可動作更多的次數。
(2)在繼電器接點兩端並接火花抑制電路(一般是RC串聯電路,電阻一般選幾K到幾十K,電容選0.01uF),減小電火花影響。
(3)給電機加濾波電路,注意電容、電感引線要盡量短。
(4)電路板上每個IC要並接一個0.01μF～0.1
μF高頻電容,以減小IC對電源的影響。注意高頻電容的布線,連線應靠近電源端並盡量粗短,否則,等於增大了電容的等效串聯電阻,會影響濾波效果。
(5)布線時避免90度折線,減少高頻雜訊發射。
(6)可控硅兩端並接RC抑制電路,減小可控硅產生的雜訊(這個雜訊嚴重時可能會把可控硅擊穿的)。
單片機自身的抗干擾措施：
為提高單片機本身的可靠性。近年來單片機的製造商在單片機設計上採取了一系列措施以期提高可靠性。這些技術主要體現在以下幾方面。
1.降低外時鍾頻率
外時鍾是高頻的雜訊源，除能引起對本應用系統的干擾之外，還可能產生對外界的干擾，使電磁兼容檢測不能達標。在對系統可靠性要求很高的應用系統中，選用頻率低的單片機是降低系統雜訊的原則之一。以8051單片機為例，最短指令周期1μs時，外時鍾是12mhz。而同樣速度的motorola 單片機系統時鍾只需4mhz，更適合用於工控系統。近年來，一些生產8051兼容單片機的廠商也採用了一些新技術，在不犧牲運算速度的前提下將對外時鍾的需求降至原來的1/3。而motorola 單片機在新推出的68hc08系列以及其16/32位單片機中普遍採用了內部瑣相環技術，將外部時鍾頻率降至32khz，而內部匯流排速度卻提高到8mhz乃至更高。
2.低雜訊系列單片機
傳統的集成電路設計中，在電源、地的引出上通常將其安排在對稱的兩邊。如左下角是地，右下角是電源。這使得電源雜訊穿過整個矽片。改進的技術將電源、地安排在兩個相鄰的引腳上，這樣一方面降低了穿過整個矽片的電流，一方面使外部去耦電容在pcb設計上更容易安排，以降低系統雜訊。另一個在集成電路設計上降低雜訊的例子是驅動電路的設計。一些單片機提供若干個大電流的輸出引腳，從幾十毫安到數百毫安。這些大功率的驅動電路集成到單片機內部無疑增加了雜訊源。而跳變沿的軟化技術可消除這方面的影響，辦法是將一個大功率管做成若干個小管子的並聯，再為每個管子輸出端串上不同等效阻值的電阻。以降低di/dt。
3.時鍾監測電路、看門狗技術與低電壓復位
監測系統時鍾，當發現系統時鍾停振時產生系統復位信號以恢復系統時鍾，是單片機提高系統可靠性的措施之一。而時鍾監控有效與省電指令stop是一對矛盾。只能使用其中之一。
看門狗技術是監測應用程序中的一段定時中斷服務程序的運行狀況，當這段程序不工作時判斷為系統故障，從而產生系統復位。
低電壓復位技術是監測單片機電源電壓，當電壓低於某一值時產生復位信號。由於單片機技術的發展，單片機本身對電源電壓范圍的要求越來越寬。電源電壓從當初的5v降至3.3v並繼續下降到2.7v、2.2v、1.8v。在是否使用低電壓復位功能時應根據具體應用情況權衡一下。
4. eft技術
新近推出的motorola m68hc08 系列單片機採用eft(electrical fast transient)技術進一步提高了單片機的抗干擾能力。當振盪電路的正弦波信號受到外界干擾時，其波形上會疊加一些毛刺。以施密特電路對其整形時，這種毛刺會成為觸發信號干擾正常的時鍾信號。交替使用施密特電路和rc濾波可以使這類毛刺不起作用，這就是eft技術。隨著vlsi技術的不斷發展，電路內部的抗干擾技術也在不斷發展之中。
5.軟體方面的措施
單片機本身在指令設計上也有一些抗干擾的考慮。非法指令復位或非法指令中斷是當運行程序時遇到非法指令或非法定址空間能產生復位或中斷。單片機應用系統程序是事先寫好的，不可能有非法指令或定址。一定是系統受到干擾，cpu讀指令時出錯了。
以上提到的是當前廣泛使用的單片機應該具有的內部抗干擾措施。在選用單片機時，要檢查一下這些性能是否都有，以求設計出可靠性高的系統。
在應用軟體設計方面，設計者都有各自的經驗。這里要提醒的是最後對不用的rom要做處理。原則是萬一程序落到這里可以自恢復。
用於單片機系統的干擾抑制元件
1.去耦電容
每個集成電路的電源、地之間應配置一個去耦電容，它可以濾掉來自電源的高頻雜訊。作為儲能元件，它吸收或提供該集成電路內部三極體導通、截止引起的電流變化(di/dt)，從而降低系統雜訊。要選高頻特性好的獨石電容或瓷片電容作去耦電容。每塊印製電路板電源引入的地方要安放一隻大容量的儲能電容。由於電解電容的纏繞式結構，其分布電感較大，對濾除高頻干擾信號幾乎不起作用。使用時要與去耦電容成對使用。鉭電容則比電解電容效果更好。
2.抑制高頻的電感
用粗漆包線穿入軸向有幾個孔的鐵氧體芯，就構成了高頻扼制器件。將其串入電源線或地線中可阻止高頻信號從電源/地線引入。這種元件特別適用於隔開一塊印製電路板上的模擬電路區、數字電路區、以及大功率驅動區的供電。應該注意的是它必須放在該區儲能電容與電源之間而不能放在儲能電容與用電器件之間。
3.自恢復保險絲
這是用一種新型高分子聚合材料製成的器件，當電流低於其額定值時，它的直流電阻只有零點幾歐。而電流大到一定程度，它的阻值迅速升高，引起發熱，而越熱電阻越大，從而阻斷電源電流。當溫度降下來以後能自動恢復正常。這種器件可防止cmos器件在遇到強沖擊型干擾時引起所謂「可控硅觸發」現象。這種現象指集成電路矽片的基體變得導通，從而引起電流增大，導致cmos集成電路發熱乃至燒毀。
4.防雷擊器件
室外使用的單片機系統或電源線、信號線從室外架空引入室內的，要考慮系統的防雷擊問題。常用的防雷擊器件有：氣體放電管，tvs(transient voltage supervention)等，氣體放電管是當電源電壓大於某一值時，通常為數十伏或數百伏，氣體擊穿放電，將電源線上強沖擊脈沖導入大地，tvs可以看成兩個並聯且方向相反的齊納二極體，當電兩端電壓高於某一額定值時導通。其特點是可以瞬態通過數百乃至上千安培的電流。這類元器件要和抗共模和抗差模干擾的電感配合使用以提高抗干擾效果。
提高單片機系統抗干擾能力的主要手段
1.接地
這里的接地指接大地，也稱作保護地。為單片機系統提供良好的地線，對提高系統的抗干擾能力極為有益。特別是對有防雷擊要求的系統，良好的接地至關重要。上面提到的一系列抗干擾元件，意在將雷擊、浪涌式干擾以及快脈沖群干擾去除，而去除的方法都是將干擾引入大地，如果系統不接地，或雖有地線但接地電阻過大，則這些元件都不能發揮作用。為單片機供電的電源的地俗稱邏輯地，它們和大地的地的'關系可以相通、浮空、或接一電阻，要視應用場合而定。不能把地線隨便接在暖氣管子上。絕對不能把接地線與動力線的火線、零線中的零線混淆。
2.隔離與屏蔽
典型的信號隔離是光電隔離。使用光電隔離器件將單片機的輸入輸出隔離開，一方面使干擾信號不得進入單片機系統，另一方面單片機系統本身的雜訊也不會以傳導的方式傳播出去。屏蔽則是用來隔離空間輻射的，對雜訊特別大的部件，如開關電源，用金屬盒罩起來，可減少雜訊源對單片機系統的干擾。對特別怕干擾的模擬電路，如高靈敏度的弱信號放大電路可屏蔽起來。而重要的是金屬屏蔽本身必須接真正的地。
3.濾波
濾波指各類信號按頻率特性分類並控制它們的方向。常用的有各種低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器。低通濾波器用在接入的交流電源線上，旨在讓50周的交流電順利通過，將其它高頻雜訊導入大地。低通濾波器的配置指標是插入損耗，選擇的低通濾波器插入損耗過低起不到抑制雜訊的作用，而過高的插入損耗會導致「漏電」，影響系統的人身安全性。高通、帶通濾波器則應根據系統中對信號的處理要求選擇使用。
印製電路板的布線與工藝
印製電路板的設計對單片機系統能否抗干擾非常重要。要本著盡量控制雜訊源、盡量減小雜訊的傳播與耦合，盡量減小雜訊的吸收這三大原則設計印製電路板和布線。當你設計單片機用印製電路板時，不仿對照下面的條條檢查一下。
印製電路板要合理區分，單片機系統通常可分三區，即模擬電路區(怕干擾)，數字電路區(即怕干擾、又產生干擾)，功率驅動區(干擾源)。
印刷板按單點接電源、單點接地原則送電。三個區域的電源線、地線由該點分三路引出。雜訊元件與非雜訊元件要離得遠一些。
時鍾振盪電路、特殊高速邏輯電路部分用地線圈起來。讓周圍電場趨近於零。i/o驅動器件、功率放大器件盡量靠近印刷板的邊，靠近引出接插件。
能用低速的就不用高速的,高速器件只用在關鍵的地方。
使用滿足系統要求的最低頻率的時鍾，時鍾產生器要盡量靠近用到該時鍾的器件。
石英晶體振盪器外殼要接地，時鍾線要盡量短，且不要引得到處都是。
使用45度的折線布線，不要使用90度折線,以減小高頻信號的發射。
單面板、雙面板，電源線、地線要盡量的粗。信號線的過孔要盡量少。
層板比雙面板雜訊低20db。6層板比4層板雜訊低10db。經濟條件允許時盡量用多層板。關鍵的線盡量短並要盡量粗，並在兩邊加上保護地。將敏感信號和雜訊場帶信號通過一條扁帶電纜引出的話，要用地線-信號-地線的方式引出。石英振盪器下面、雜訊敏感器件下面要加大地的面積而不應該走其它信號線。任何信號線都不要形成環路，如不可避免，環路應盡量小。時鍾線垂直於i/o線比平行於i/o線干擾小，時鍾線要遠離i/o線。對a/d類器件，數字部分與模擬部分寧可繞一下也不要交叉。雜訊敏感線不要與高速線、大電流線平行。單片機及其它ic電路，如有多個電源、地端的話，每端都要加一個去耦電容。單片機不用的i/o埠要定義成輸出。每個集成電路要加一個去耦電容，要選高頻信號好的獨石電容式瓷片電容作去耦電容。去耦電容焊在印製電路板上時，引腳要盡量短。從高雜訊區來的信號要加濾波。繼電器線圈處要加放電二極體。可以用串一個電阻的辦法來軟化i/o線的跳變沿或提供一定的阻尼。用大容量的鉭電容或聚脂電容而不用電解電容作電路充電的儲能電容。因為電解電容分布電感較大，對高頻無效。使用電解電容時要與高特性好的去耦電容成對使用。需要時，電源線、地線上可加用銅線繞制鐵氧體而成的高頻扼流器件阻斷高頻雜訊的傳導。弱信號引出線、高頻、大功率引出電纜要加屏蔽。引出線與地線要絞起來。印刷板過大、或信號線頻率過高，使得線上的延遲時間大於等於信號上升時間時，該線要按傳輸線處理，要加終端匹配電阻。盡量不要使用ic 插座，把ic直接焊在印刷板上，ic座有較大的分布電容。
2.2 切斷干擾傳播路徑
按干擾的傳播路徑可分為傳導干擾和輻射干擾兩類。
所謂傳導干擾是指通過導線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾雜訊和有用信號的頻帶不同,可以通過在導線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾雜訊的傳播,有時也可加隔離光耦來解決。電源雜訊的危害最大,要特別注意處理。
所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距離,用地線把它們隔離和在敏感器件上加屏蔽罩。
切斷干擾傳播路徑的常用措施如下：
(1)充分考慮電源對單片機的影響。電源做得好,整個電路的抗干擾就解決了一大半。許多單片機對電源雜訊很敏感,要給單片機電源加濾波電路或穩壓器,以減小電源雜訊對單片機的干擾。比如,可以利用磁珠和電容組成π形濾波電路,當然條件要求不高時也可用100Ω電阻代替磁珠。
(2)如果單片機的I/O口用來控制電機等雜訊器件,在I/O口與雜訊源之間應加隔離(增加π形濾波電路)。
(3)注意晶振布線。晶振與單片機引腳盡量靠近,用地線把時鍾區隔離起來,晶振外殼接地並固定。
(4)電路板合理分區,如強、弱信號,數字、模擬信號。盡可能把干擾源(如電機、繼電器)與敏感元件(如單片機)遠離。
(5)用地線把數字區與模擬區隔離。數字地與模擬地要分離,最後在一點接於電源地。A/D、D/A晶元布線也以此為原則。
(6)單片機和大功率器件的地線要單獨接地,以減小相互干擾。大功率器件盡可能放在電路板邊緣。
(7)在單片機I/O口、電源線、電路板連接線等關鍵地方使用抗干擾元件如磁珠、磁環、電源濾波器、屏蔽罩,可顯著提高電路的抗干擾性能。
2.3 提高敏感器件的抗干擾性能
提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮盡量減少對干擾雜訊的拾取,以及從不正常狀態盡快恢復的方法。
提高敏感器件抗干擾性能的常用措施如下：
(1)布線時盡量減少迴路環的面積,以降低感應雜訊。
(2)布線時,電源線和地線要盡量粗。除減小壓降外,更重要的是降低耦合雜訊。
(3)對於單片機閑置的I/O口,不要懸空,要接地或接電源。其它IC的閑置端在不改變系統邏輯的情況下接地或接電源。
(4)對單片機使用電源監控及看門狗電路,如： IMP809,IMP706,IMP813,
X5043,X5045等,可大幅度提高整個電路的抗干擾性能。
(5)在速度能滿足要求的前提下,盡量降低單片機的晶振和選用低速數字電路。
(6)IC器件盡量直接焊在電路板上,少用IC座。
2.4 其它常用抗干擾措施
(1)交流端用電感電容濾波:去掉高頻低頻干擾脈沖。
(2)變壓器雙隔離措施:變壓器初級輸入端串接電容,初、次級線圈間屏蔽層與初級間電容中心接點接大地,次級外屏蔽層接印製板地,這是硬體抗干擾的關鍵手段。次級加低通濾波器:吸收變壓器產生的浪涌電壓。
(3)採用集成式直流穩壓電源: 有過流、過壓、過熱等保護作用。
(4)I/O口採用光電、磁電、繼電器隔離,同時去掉公共地。
(5)通訊線用雙絞線:排除平行互感。
(6)防雷電用光纖隔離最為有效。
(7)A/D轉換用隔離放大器或採用現場轉換:減少誤差。
(8)外殼接大地:解決人身安全及防外界電磁場干擾。
(9)加復位電壓檢測電路。防止復位不充分, CPU就工作,尤其有EEPROM的器件,復位不充份會改變EEPROM的內容。
(10)印製板工藝抗干擾：
① 電源線加粗,合理走線、接地,三匯流排分開以減少互感振盪。
② CPU、RAM、ROM等主晶元,VCC和GND之間接電解電容及瓷片電容,去掉高、低頻干擾信號。
③ 獨立系統結構,減少接插件與連線,提高可靠性,減少故障率。
④ 集成塊與插座接觸可靠,用雙簧插座,最好集成塊直接焊在印製板上,防止器件接觸不良故障。
⑤ 有條件的採用四層以上印製板,中間兩層為電源及地。
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