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单片机的抗干扰设计通常分为硬件抗干扰设计和软件抗干扰设计。

1.硬件抗干扰设计硬件抗干扰设计是整个单片机应用系统抗干扰设计的基础，它为软件的抗干扰设计提供了良好的条件。影响单片机系统可靠安全运行的因素主要来自系统内部和外部的各种电气干扰，并受系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺影响等，这些都构成单片机系统的干扰因素。

1.形成干扰的基本要素

● 干扰源：指产生干扰的元件、设备或信号。

● 传播路径：指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。

● 敏感器件：指容易被干扰的对象。如 A/D 及 D/A 转换器、单片机、数字 IC、 弱信号放大器等。

2.干扰的分类干扰的分类有好多种，通常可以按照噪声产生的原因、传导方式、波形特性等进行不同的分类。

按产生的原因分可分为放电噪声音、高频振荡噪声、浪涌噪声；按传导方式可分为共模噪声和串模噪声；按波形可分为持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等。

3.干扰的耦合方式干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道对测控系统产生作用的。细分下来，主要有以下几种：

● 直接耦合：这是最直接的方式，也是系统中存在的最普遍的一种方式。例如，干扰信号通过电源线侵入系统。对于这种形式，最有效的方法就是加入去耦电路，从而很好的抑制干扰信号。

● 公共阻抗耦合：这也是常见的耦合方式，这种形式常常发生在两个电路电流有共同通路的情况下。为了防止这种耦合，通常在电路设计上就要考虑，使干扰源和被干扰对象间没有公共阻抗

● 电容耦合：又称电场耦合或静电耦合，是由于分布电容的存在而产生的耦合。

● 电磁感应耦合：又称磁场耦合，是由于分布电磁感应而产生的耦合

● 漏电耦合：这种耦合是纯电阻性的，在绝缘不好时就会发生。

4.硬件抗干扰技术1）抑制干扰源

抑制干扰源就是尽可能地减小干扰源的 du/dt、di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的 du/dt 主要是通过在干扰源两端并联电容来实现；减小干扰源的 di/dt 则是在干扰源回路串联电感或电阻及增加续流二极管来实现。抑制干扰源的常用措施如下：● 继电器线圈增加续流二极管，消除断开线圈时产生的反电动势干扰。仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后，增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。● 在继电器接点两端并接火花抑制电路（一般是 RC 串联电路，电阻一般选几千到几十千欧，电容选 0.01μF），减小电火花影响。

● 给电机加滤波电路，注意电容、电感引线要尽量短。

● 电路板上每个 IC 要并接一个 0.01～0.1μF 高频电容，以减小 IC 对电源的影响。注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电容的等效串联电阻，会影响滤波效果。

● 布线时避免 90° 折线，减少高频噪声发射。

● 可控硅两端并接 RC 抑制电路，减小可控硅产生的噪声（这个噪声严重时可能会把可控硅击穿的）。2）切断干扰传播路径

按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和有用信号的频带不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播，有时也可加隔离光耦来解决，电源噪声的危害最大，要特别注意处理。所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离，用地线把它们隔离和在敏感器件上加屏蔽罩。

切断干扰传播路径的常用措施如下：

● 充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好，整个电路的抗干扰就解决了一大半。许多单片机对电源噪声很敏感，要给单片机电源加滤波电路或稳压器，以减小电源噪声对单片机的干扰。例如，可以利用磁珠和电容组成 π 形滤波电路，当然条件要求不高时也可用 100Ω 电阻代替磁珠。

● 如果单片机的 I/O 口用来控制电机等噪声器件，在 I/O 口与噪声源之间应加隔离（增加 π 形滤波电路）。

● 注意晶振布线。晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离起来，晶振外壳接地并固定。

● 电路板合理布局。如强、弱信号、数字、模拟信号，尽可能把干扰源（如电机、继电器）与敏感元件（如单片机）远离。

● 用地线把数字区与模拟区隔离。数字地与模拟地要分离，最后在一点接于电源地。A /D、D/A 芯片布线也以此为原则。

● 单片机和大功率器件的地线要单独接地，以减小相互干扰。大功率器件尽可能放在电路板边缘。

● 在单片机 I/O 口、电源线、电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件如磁珠、磁环、电源滤波器、屏蔽罩，可显著提高电路的抗干扰性能。

3）提高敏感器件的抗干扰性能提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件的角度考虑尽量减少对干扰噪声的拾取，以及从不正常状态尽快恢复的方法。提高敏感器件抗干扰性能的常用措施如下：

● 在布线时尽量减少回路环的面积，以降低感应噪声。

● 布线时，电源线和地线要尽量粗，除减小压降外，更重要的是降低耦合噪声。

● 对于单片机闲置的 I/O 口，不要悬空，要接地或接电源。其他 IC 的闲置端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源。

● 对单片机使用电源监控及看门狗电路，如 IMP809、IMP706、IMP813、X5043、X5045 等。可大幅度提高整个电路的抗干扰性能。

● 在速度能满足要求的前提下，尽量降低单片机的晶振和选用低速数字电路。

● IC 器件尽量直接焊在电路板上，少用 IC 座。

2.软件抗干扰设计

单片机应用系统的抗干扰设计主要是硬件方面的抗干扰设计，在提高系统硬件抗干扰能力的同时，软件抗干扰具有设计灵活、节省硬件资源、可靠性好等特点。软件抗干扰的方法很多，这里只介绍一些常用的方法。1.数据采集系统中的软件抗干扰设计针对数据采集系统的软件抗干扰设计，主要是采用软件数字滤波。常用的如下。

● 算术平均值法：对同一点数据连续多次采样没，然后取平均值。这种方法可以降低系统的随机干扰对采样结果的影响。

● 比较取舍法：对一点数据连续多次采样，比较数值的变化规律，剔出偏差数据。

● 中值法：对一点数据连续多次采样，取中值作为采样结果。

2.开关量控制系统的软件抗干扰可采取软件冗余、设置当前输出状态寄存单元、设置自检程序等软件抗干扰措施。3.程序运行异常的软件抗干扰外界环境干扰系统运行，致使 PC 值改变，造成程序无法运行甚至进入死循环。程序运行异常的软件抗干扰设计就是在程序出现异常状况时，及时引导系统恢复到原始状态。常用的方法有：

● 设置软件陷阱。

● 指令冗余技术。

● 使用 Watchdog 技术。