抗干擾設計論文模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇抗干擾設計論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

 

前言

單片機控制系統在實驗室反復實驗都可以得到很好的預期效果,然而把系統放到實際現場運行時卻不能工作。論文大全，遙控系統抗干擾分析。原因是工作現場比實驗室環境惡劣,系統受到了各種各樣的干擾,加之構成系統的元器件本身方面存在的可靠性，以及系統本身各部分之間的相互耦合因素等原因，系統必須增加一些有效的抗干擾措施才能正常運行。論文大全，遙控系統抗干擾分析。據工作經驗之談，有時存在后期的抗干擾工作往往會比前期的設計工作還要艱巨,花費的時間也需要得更多,所以說抗干擾技術是非常重要,關于在抗干擾措施是否能夠運用得恰當方面，其直接關系到系統的穩定性和可靠性。

一、單片機遙控系統系統工作原理

單片機以其體積小、價格廉、面向控制等方面的獨特優點，使得單片機在各種工業控制、儀器儀表、產品的自動化、智能化方面獲得了廣泛的應用。單片機的遙控系統以單片機系統為基本控制單元,能夠構成無線傳輸系統、速度調節系統等等,而且其優點是，能夠在三公里外控制運動目標的啟動、速度快慢、停止、往返。而且最特別的是在運動目標的運行過程中，可根據需要隨機調節速度快慢,調速一般是在7~25km/h范圍。單片機實現控制了所有這些狀態,開始通過鍵盤輸入控制參數,然后經過單片機運算和處理行為,并且通過無線數傳模塊完成對參數的無線傳輸、運行狀態以及調速設備的控制方式,達到遙控運行的目的要求。

二、單片機遙控系統系統受干擾原因及危害

在電磁干擾較弱時，其可靠性和穩定性往往是容易達到應用要求，這方面尤其是在室內體現出來，然而對在室外，會遇到各種各樣的環境條件，尤其是那種在工作環境較惡劣的情況下，就會導致儀器儀表工作不正常或失靈。而單片機的遙控系統一般都安裝在工業現場，而在工業現成環境中的干擾大多是以窄脈沖的形式出現，而這樣的形式其最終造成微機系統故障的多數現象都是“死機”現象。究其原因是計算機中的CPU在執行某條指令時，受周圍環境干擾的沖擊，影響到它的操作碼或地址碼發生改變，最終致使該條指令出現錯誤。這時，CPU就會執行隨機拼寫的指令，并將其操作數作為操作碼執行，從而導致有關程序“跑飛”或進入“死循環”。對于在工業現場中由于諸多大型用電設備的投入或者是撤出電網運行，經常都會造成系統的電源電壓不穩，如果當電源電壓降低或掉電時，這樣就會造成重要的數據丟失的可能性，以至于系統不能正常運行，而且干擾也會導致單片機內部程序指針錯亂現象，從而使得中斷程序運行超出定時時間。關于RAM中計時數據被沖亂，導致程序計算出錯誤的結果。論文大全，遙控系統抗干擾分析。假設設法在電源電壓降到一定的限量值之前，單片機進行快速地保存重要數據，將會最大限度地減少損失，對于干擾源的影響會使系統的可靠性和穩定性大大降低，嚴重的情況還會導致系統的運行紊亂，造成生產事故。

三 如何實現單片機的遙控系統的抗干擾

關于高頻干擾噪聲和有用信號的頻帶是不同的,其解決方法是在導線上增加濾波器的方法來切斷高頻干擾噪聲的傳播,或者也可加隔離光耦來解決這個問題。關于電源噪聲的危害最大。需要把電源做得好,其整個電路的抗干擾能力就解決了一大半問題。對于在單片機系統中還可借助于一定的外部附加電路來監測電源電壓，當在電源發生故障時能夠及時通知單片機快速保存重要數據，同時斷開單片機外圍設備用電電源，從而使整個應用系統的功耗降到最低點。目前市場上許多單片機對電源噪聲都是十分敏感的,那么就要給單片機電源加濾波電路或穩壓器,達到減小電源噪聲對單片機的干擾。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。當電源恢復正常時，取消掉電工作方式，通過復位單片機，使系統重新正常工作。

單片機系統設備的抗干擾與系統的接地方式也存在很大的影響，接地技術有能夠抑制噪音的效果。所以說一個良好的接地能在很大程度上抑制系統內部噪音耦合的現象，而且還能夠防止外部干擾的侵入，能夠真正提高系統的抗干擾能力。在這里需要注意的是，如果要求設備的金屬外殼等需要安全接地，其屏蔽用的導體的必須能夠很好的接地，這樣才能為單片機系統提供良好的地線，并且對提高系統的抗干擾能力極為有效果。論文大全，遙控系統抗干擾分析。尤其是對于有防雷擊要求的系統，其良好的接地是至關重要的。假設系統不能接地，或者是雖有地線現象，但是接地電阻過大，就會抗干擾元件就不能正常發揮其應有的作用了。

關于單片機供電的電源的地俗稱邏輯地，并且和大地的地的關系具有相通性、浮空性、或接電阻性。但是不能把地線隨便接在暖氣管子上。堅決不能把接地線與動力線的火線、零線中的零線相混淆。因為單片機系統通常存在模擬電路和數字電路兩種，并且關于數字地與模擬地是要分開，只是在一點相連，假設兩者不分，就會存在互相干擾現象，那么可以把控制條件中的關于一次采樣和處理控制輸出更改為循環采樣和處理控制輸出，這樣能夠對慣性較大的控制系統具有良好的抗偶然因素干擾作用效果。

設置輸出狀態寄存單元來抗干擾。其程序是根據單片機系統對數據處理后的輸出結果為依據，設置出相應的輸出狀態寄存單元形式，假設其中干擾侵入輸出通道將輸出狀態破壞時，系統就會在定時查詢寄存單元的輸出狀態信息時，并發現錯誤，及時糾正輸出狀態。論文大全，遙控系統抗干擾分析。

設置自檢程序來抗干擾。論文大全，遙控系統抗干擾分析。通常是在計算機內的特定位置或某些內存單元中來設置狀態標志，并且在開機后或有自檢中斷請求要求時，計算機系統首先將運行自檢測試程序，如對整個系統或關鍵環節進行模擬方面的測試，對測試結果再通過某種方式顯示出來，目的是保證系統中信息存儲、傳輸、運算的高可靠性。設計單片機的遙控系統過程中，要求電路的元器件或線路布局合理以消除元器件之間的電磁耦合相互干擾，如去耦電路或者是平衡電路等。還有種方法是采用冗余結構，也稱容錯技術或故障掩蓋技術，該方法是通過增加完成同一功能的并聯或備用單元數目來提高系統可靠性的一種設計方法。當某些元器件發生故障時也不影響整個系統的運行。對于消減外部電磁干擾，可采用電磁兼容設計，目的是提高單片機系統在電磁環境中的適應性，即能保持完成規定功能的能力。

參考文獻：

[1]麥山.基于單片機的協議紅外遙控系統.電子技術.1998

[2]孟慶建張恭孝.單片機系統的電磁兼容問題[J].自動化儀表,2004

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中圖分類號：TH741 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（b）-0007-02

隨著現代傳感技術和微納米測量技術的迅速發展和廣泛應用，國內外對小量程高精度位移測量儀器的研究與設計越來越多。現在市場上的該類儀器大都價格昂貴且和具體應用領域不相適應，所以筆者自主研發了一臺用于測量微小零件尺寸和升降臺位移的小位移測量儀，其量程為10 mm。采用的位移傳感器為長光柵，其分辨率為10 mm。

小位移測量儀的測量過程可以分解為兩個子過程：測桿運動過程和測量數據讀取并處理過程。測桿運動的目的之一是使測桿能夠平穩可靠地和各種不同的被測對象接觸以實現對該被測對象豎向位置信息的讀取；另一個目的則是通過測桿運動實現多次測量多次讀數，以便通過對多個測量數據求平均值來消除隨機誤差對測量結果的影響。

1 測桿運動控制方法研究

1.1 測桿驅動方法

測桿的運動需要在驅動機構的作用下才能實現，小位移測量儀的驅動機構主要是直流電機和電磁離合器，如圖1所示。對測桿升降的控制可通過控制電磁離合器來實現。

將電磁離合器的電源接通會使電磁離合器吸合，向上的驅動力作用在測桿上便可將測桿提升；當測桿需要下降時，將電磁離合器的電源斷開會使電磁離合器斷開，這時驅動力消失，測桿便可在自身重力的作用下降落。

控制電磁離合器電源的通斷有兩種方法：一種是通過連接在電源線上的按鈕開關進行手動控制；另一種是使用處理器芯片通過編程實現自動控制。

手動控制需要操作者親臨儀器旁并在測桿運動的過程中實時觀察自主判斷何時接通或斷開離合器電源，這種方法不方便操作，是落后的不被提倡的。

采用自動控制后，測桿運動控制完全由電路和軟件實現，這樣就減小了操作者的工作強度，也避免了由于操作者的誤判斷和誤操作而導致的測量流程紊亂及測量結果錯誤。所以本論文采用自動控制的方法來控制測桿升降。

由于電磁離合器屬于大功率器件，所以處理器對電磁離合器的控制需要借助繼電器來實現。這樣，測桿運動控制的控制鏈為：處理器引腳輸出的控制信號輸入繼電器的控制端，繼電器的兩個觸點接入電磁離合器的電源線路，繼電器觸點的通斷決定了電磁離合器電源線的通斷。

1.2 監測測桿上升高度的控制方法

本論文在控制測桿升降運動時采用了一種監測測桿上升高度的控制方法。

具體來說，就是在測桿上升階段采用某種位置傳感器對測桿的上升高度進行監測，當測桿上升到預定高度時位置傳感器的輸出信號會發生跳變，處理器感知到該信號跳變后就采取控制措施將測桿降落。

處理器會在測桿降落并和被測件表面穩定接觸后從光柵信號處理板中讀取測量數據。測桿降落的耗時是確定的，由實驗知從測桿開始降落時刻算起的8 min之后測桿必定會與被測件穩定接觸，所以在測桿開始降落之時開啟了一個定時時間為八秒的定時器，處理器會在八秒定時時間到時進行測量數據的讀取、保存與處理。

監測測桿上升高度的控制方法中提到的位置傳感器可以是很多種傳感器，鑒于光電開關（即紅外反射式傳感器）具有非接觸觸發且便于安裝的優點，本論文選用光電開關作為位置傳感器。

處理器對光電開關輸出的跳變信號的檢測是通過中斷機制中的“外部中斷”實現的，光電開關信號作為外部中斷源輸入處理器的外部中斷引腳。當處理器檢測到外部中斷輸入信號產生了下降沿跳變時，就會認為光電開關發出了中斷請求，從而在外部中斷的中斷處理函數中將測桿降落。

2 大功率器件抗干擾方法研究

2.1 干擾的產生及其影響

分析1.1節所論述的控制鏈可以發現：電磁離合器和處理器之間存在間接的聯系，大功率器件電磁離合器可能會對處理器產生干擾。

實際情況確實是這樣，電磁離合器在工作時會將干擾信號通過連接線路耦合進處理器電路板中。這種干擾信號一般在電磁離合器進行電源切換和狀態跳變時產生，用示波器對其進行觀察，發現這種干擾信號是電壓幅值大持續時間短的瞬間劇烈脈沖。

實驗發現，干擾信號耦合進處理器電路板后，主要是對處理器中的“外部中斷”部分產生不利影響，使處理器產生對外部中斷輸入信號的誤判斷和誤觸發。表1為大功率器件產生干擾的分析。

在正常情況下，輸入外部中斷引腳的跳變信號是由光電開關產生的，但是在表現為瞬間劇烈脈沖的干擾信號耦合進處理器電路板之后，輸入外部中斷引腳的跳變信號則有可能是干擾信號。當處理器檢測到并響應了實際為干擾信號的外部中斷信號時，就會發生測桿升降錯誤。

2.2 硬件抗干擾措施

本論文使用的處理器STM32F103ZET6是產品系列中最強大的，其抗干擾能力也比一般的處理器好很多。實驗發現若選用51內核單片機STC12C5A60S2作為處理器，電磁離合器產生的干擾則可能會使處理器重啟或者死機。所以通過更換處理器來消除干擾信號影響的方法是不可行的。

在干擾信號的耦合通道中進行信號隔離是抗干擾的一種主要方法，所以本論文在處理器的引腳和繼電器的控制端之間加入了光電耦合器6N137。光電耦合器的輸入級和輸出級使用完全不同的兩個電源供電，輸入級的地線和輸出級的地線亦相互獨立，起到了對處理器電路和繼電器電路進行信號隔離的作用。

大幅度延長干擾信號的耦合線路，使干擾信號在電線中發生損耗是抗干擾的另一種方法，所以本論文在處理器的引腳和光電耦合器的輸入端之間以及繼電器的觸點和電磁離合器之間配置了超過15 m的電線。

另外，本論文還采用了對處理器電路板正反面覆銅的抗干擾方法。

實驗證明，以上三種硬件抗干擾措施在很大程度上抑制了干擾，但是干擾并沒有完全消除，在偶爾幾次電磁離合器進行電源狀態切換時處理器仍會產生中斷誤觸發。

為了完全消除干擾的影響，本論文在采用以上硬件抗干擾措施的同時，設計了一種通過軟件來抗干擾的方法。

2.3 軟件抗干擾方法的實現

由于電磁離合器進行電源切換和狀態跳變的時刻是可知的，即產生干擾的時間點是固定的，所以可以采用在產生干擾的時間點上不去檢測外部中斷信號的方法來避免“外部中斷”擾信號所觸發。具體來說就是在干擾產生時間點所在的一段時間內通過編程將外部中斷檢測功能關閉（即關中斷）。這種通過在測桿升降過程中選擇合適的時刻關中斷和開中斷來抗干擾的思路就是軟件抗干擾方法的實現思路。

具有軟件抗干擾功能的測桿運動控制流程圖如圖2所示。對該流程圖和1.2節所論述的監測測桿上升高度的控制方法進行比較后可以發現：新方法中加入了一個定時時間為兩秒的定時器。這兩秒是從測桿開始提升的瞬間干擾發生到開啟外部中斷的時間間隔。也就是說在此干擾發生時刻之后的兩秒內，外部中斷是關閉的。

而在此干擾發生時刻之前的一段時間內，外部中斷也是關閉的。具體來說，這一段時間是指從儀器開機到此干擾第一次發生時刻之間的時間段，以及上次測桿開始降落時刻到此干擾發生時刻之間的時間段。

可見，在測桿開始提升瞬間干擾發生時刻所在的前后一段時間內，外部中斷是關閉的。

而由于在測桿提升到預定高度時處理器先關閉外部中斷再降落測桿，所以在測桿開始降落瞬間干擾發生時外部中斷也已經關閉。

所以在測桿整個運動過程中的干擾產生時間點上外部中斷檢測功能都是關閉的，這就避免了處理器檢測并響應實際為干擾信號的外部中斷信號。

3 結語

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1.引言

現代社會是信息化的社會，人們的主要交流和溝通都是通過對信息的傳遞、處理而進行的。傳感器就是人們從自然界獲取各種相應外界信息的方式，能夠將相應的需要采集的信息轉換成為控制芯片能夠識別的電流或者電壓等信號，在現代的控制測量系統中具有不可缺少的作用。

本論文主要介紹的是電渦流式位移傳感器。電渦流式位移傳感器屬于電感式位移傳感器的一種，是基于電渦流效應而工作的傳感器，具有很多優點：高分辨率、高可靠性、較寬的頻率響應以及較高的靈敏度等等。

該傳感器還具有很強的抗干擾能力，相比而言，傳統的傳感器具有非線性誤差，要求工作環境恒定或者價格較高[1]。

2.電渦流式微位移傳感器

2.1 傳感器發展歷程

國外在工業化的過程中，逐漸將傳感器廣泛應用在各個生產領域，在航天和軍事領域也有十分領先的傳感器應用。之后伴隨各個國家的機械、自動化、計算機等信息產業如日中天，歐美國家以及亞洲的日本都對世界的傳感器具有相當重要的影響。

我國主要是在1960年開始對傳感器進行開發工作。國家組織大批科研人員對其進行研究和開發，并實施了“八五”、“九五”等國家計劃，使得其取得了十分矚目的應用成就。然而我們也應該清醒地意識到，我國在傳感器的基礎制造工藝等方面還不能和發達國家相提并論，許多核心技術以及芯片都要進口。與此同時，我們的傳感器在國際上沒有太大競爭力，產品研發和更新速度很低，缺少實用創新性[2]。

2.2 傳統傳感器缺點

以往的傳感器和電渦流位移傳感器比起來，具有以下幾個方面的嚴重不足：

（1）輸入一輸出特性存在非線性且隨時間而漂移；

（2）環境會干擾參數，使得測量結果發生漂移；

（3）因結構尺寸大，而時間響應特別差；

（4）易受噪聲干擾、信噪比低；

（5）靈敏度或者分辨率不夠理想。

2.3 電渦流式微位移傳感器

本論文所要介紹的電渦流位移傳感器，其工作原理是利用了渦流效應。該類型的傳感器，通過渦流效應使相應的位移的變化，轉換成線圈的阻抗值變化；之后利用特定的電路將線圈阻抗值變化轉換成為電壓的變化，再進行檢測和輸出，根據相應的公式或者經驗，能夠還原成位移信息。這種傳感器具有很多優點，比如具有很高的靈敏度、簡單的結構以及及時的動態響應。該傳感器廣泛應用在測量振動和位移等信息量上。大體上輸出的電壓信號與位移的變化量是線性的關系，公式是ΔS=K?ΔV。其中K是系統的比例常數，在不同的傳感器中根據系統結構的不同是不一樣的。

2.4 電渦流式位移傳感器測量原理

公式能夠精確描述該原理。我們根據公式可以得知，在其他條件不變的情況下，Z（線圈的阻抗）與S一一對應。電渦流傳感器測量位移的原理就是基于此公式，在特定的信號激勵過程中，傳感器會依據位移變化而產生電壓的變化。

3.測量系統的硬件設計

3.1 主控芯片

本論文設計的電渦流微位移傳感器使用的主控芯片是AT89S52單片機。MSC-51單片機是八位的非常實用的單片機。本論文所使用的AT89S52單片機就是基于這款單片機的。MSC-51單片機的基本架構被ATMEL公司購買，繼而在其基本內核的基礎上加入了許多新的功能，同時擴展了芯片的容量以及加入flash閃存等等。51內核的單片機具有很多優點，因此無論是在工業上還是在一些電子產品上應用都很多。全球也有許多大公司對其進行擴展，加入新的功能。即使是在今天，51單片機仍然在控制系統中占據很大市場[4]。

下面對本論文所使用的單片機作簡要介紹。AT89S52單片機具有最大能夠支持的64K外部存儲擴展，同時還具有8K字節的Flash空間。該單片機具有4組I/O口，分別是從P0到P3，同時每組端口具有8個引腳。每個引腳除了能夠作為普通的輸入和輸出端口外，還具有其它功能，也就是我們通常所說的引腳復用。其還具有斷電保護、看門口、計時器和定時器。51單片機一般的工作電壓是5V。

3.2 顯示模塊

本論文設計的LCD1602電路，該液晶模塊能夠顯示2行*16列的字符，相對于數碼管而言，顯示更加靈活多變。該液晶模塊用來顯示其測量處理后的數據。

4.測量系統的軟件設計

本論文的主程序循環采集電量的變化，并實時顯示在液晶模塊上。系統軟件是指完成系統設計功能的軟件。為了提高系統的實時性、可靠性，在編寫系統應用軟件時，主要考慮以下兩方面：

（1）提高系統抗干擾性能。在工業現場不可避免的有各種抗干擾因素。因此本系統除了在硬件上硬件復位和加電容濾波外。在軟件上，采用了指令冗余技術、延時消抖技術以及對位移大小采樣值進行中值濾波的數字濾波方法，進一步提高系統的抗干擾能力。

（2）采用模塊化編程。將系統的應用程序分為若干個功能模塊，這些模塊可以任意更改而不影響程序的其余部分，將各個功能模塊程序調通后，再把各個功能模塊結合起進行聯調，這大大減少了調試時間，提高了程序的通用性，方便程序的修改和檢查。

5.總結

電渦流位移傳感器是一種基于電渦流效應的傳感器，能夠將位移的變化轉換成電量的變化。本論文主要介紹了傳統傳感器的發展歷程，進而介紹了電渦流式微位移傳感器的測量原理和優勢，并基于單片機設計了測量系統。

參考文獻

[1]譚祖根，汪樂宇.電渦流檢測技術[M].北京：原子能出版社，1986.

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引言

鋼軌內應力測試系統以單片機為控制核心，應用縱橫彎曲理論建立無縫線路軌道力學模型，根據鋼軌內應力計算公式，以電測應力法進行比較分析[1]，測量時使被測段鋼軌懸空，在其中部施加一橫向撓動力，分別測試鋼軌的橫向力、橫向位移、軌溫和濕度等信號，將信號經A/D轉換后計算，快速、準確得出被測線路的內應力，并可將測量數據進行存儲，操作人員可通過液晶顯示屏測試和查詢。

作為電子類產品，提高測試系統的抗電磁干擾能力及屏蔽性能是研發、生產、使用過程中不可缺少的環節。

1.鋼軌內應力測試系統的組成

本系統硬件部分由單片機控制器、A/D轉換模塊、傳感器和自加載施力機構等組成。系統選用W77E532單片機為控制核心;壓力、位移、溫度和濕度為測量鋼軌內應力的必要參數;自加載施力機構通過電機給被測鋼軌施加定量的壓力;U盤存儲功能可將系統內數據轉存至U盤，可通過U盤將數據轉存至上位機管理軟件，也可直接通過數據線將測試儀主機的數據轉存至上位機。

2.鋼軌內應力測試系統的抗電磁干擾方法

2.1 線路板抗電磁干擾設計

以W77E532為處理核心的控制系統具有靈敏度高、處理速度快等特點，正因如此，也更容易影響測試系統的抗電磁干擾能力，測試過程中使系統的性能指標偏離設計要求，導致測量結果誤差大[2]，因此抗干擾技術己成為設計單片機控制系統時必須考慮的環節。本系統控制電路的抗電磁干擾部分除了采用常規方法，如數字地和模擬地單點相連、縮短旁路電容地線長度、相互關聯的元器件盡量放得靠近外，還采取了以下措施：

（1）采用線性光耦PC817將所有模擬量信號與數字量信號輸入輸出端隔離，為了提高隔離效果，我們將PC817縱向排列整齊，沿PC817焊腳內側在線路板上開槽。

PC817光電耦合器輸入部分和輸出部分采用獨立的5V電源供電，數字量5V由鋰電池經2940穩壓后提供，模擬量5V由DC-DC5V提供。

（2）低壓差穩壓器LM2940及其濾波器件遠離單片機放置;

（3）數字量部分沿PC817開槽處雙面覆銅接地。采用金屬敷層屏蔽材料抑制電磁干擾也是目前常用的方法之一，通過非電解電鍍、陰極濺射、真空鍍金等方法在絕緣材料的表面形成導電金屬薄層[3]，可以提高電子設備的抗干擾能力。

2.2 供電部分的抗電磁干擾設計

鋼軌內應力測試系統由8V鋰電池供電，經兩個低壓差三端穩壓器LM2940后，固定輸出5V，LM2940內部含靜態電流降低電路、電流限制、過熱保護、電池反接和反插入保護電路，再經容阻濾波，給數字量電路供電。

模擬量電路電源經LM2940降壓后，由DC-DC5V提供。

2.3 傳感器部分抗電磁干擾設計

本系統共有1路數字量和4路模擬量輸入，有位移、壓力、溫度、濕度和電壓信號，其中，位移、壓力2路信號對測試結果具有決定性影響，我們主要對這2路傳感器信號做了抗電磁干擾處理：

（1）位移信號的采集使用千分表，其輸出為數字信號，是不隨時間連續變化的量，數字信號抗干擾能力強;

（2）壓力信號由JLBS-Ⅱ型拉力傳感器提供，其采用箔式應變片貼在合金鋼彈性體上，可承受拉、壓力，具有測量精度高、穩定性能好、溫度漂移小、輸出對稱性好等特點。由于壓力傳感器的變送器電路處理的是比較微弱的信號，而且還要進行信號轉換，外界干擾極易耦合到電路中從而影響有用信號。因此，本系統的壓力信號采用電流傳輸代替電壓傳輸，接收電路低的輸入阻抗和對地懸浮的電流源（電流源的實際輸出阻抗與接收電路的輸入阻抗形成并聯回路）使得電磁干擾對電流信號的傳輸不會產生大的影響，可獲得較好的抗干擾性能。

另外，本系統針對模擬量輸入通道的抗電磁干擾還采用了以下措施：壓力、溫度、濕度傳感器使用屏蔽線，屏蔽層與線路板GND相連，盡量縮短信號線長度。

2.4 外殼抗電磁干擾設計

為了使外殼在操作者和內部電路間建立隔離、形成屏蔽層，起到抗電磁干擾作用，本系統主機箱采用金屬鋁殼，既可以防止因操作者對金屬外殼的直接接觸放電造成干擾，又可以防止環境干燥時操作者對周圍物體放電形成的電磁干擾耦合到測試系統內部。即便如此，我們在做抗電磁干擾試驗時，發現還是存在干擾現象，液晶屏出現亂碼，經過分析，我們認為此現象是由于主機箱上銑了液晶屏安裝槽、航空插座孔、充電口、電源開關孔、鍵盤孔等造成，于是又采取了以下抗干擾措施：

（1）盡量縮短主機箱內部導線長度，并在每根導線上增加磁環;

（2）將主機箱內固定線路板的所有金屬小件都更換為絕緣材料，在液晶屏與主機箱外殼之間增加一層絕緣紙;

（3）主機箱內部在充電孔、航空插座孔、電源開關孔及液晶屏開孔處噴涂三防漆，三防漆是一種特殊配方的涂料，用于保護線路板及其相關設備免受壞境的侵蝕。三防漆具有良好的耐高低溫性能，其固化后成一層透明保護膜，具有優越的絕緣、防潮、防漏電、防震、防塵、防腐蝕、防老化、耐電暈等性能;

（4）主機箱底部裝設一只金屬螺帽作為電磁干擾泄放通道，在操作者對外殼的孔、洞、縫隙放電時將放電電流泄放，防止對內部電路直接放電。

2.5 軟件抗電磁干擾設計

若單靠硬件措施消除干擾會增加系統的硬件成本，使系統復雜化，而且并非所有因干擾而產生的故障都可通過硬件抗干擾措施得到完全解決;軟件抗干擾技術不僅可使系統結構簡化，成本降低，設計也很靈活方便[3]。

本系統的控制軟件由KeilC編制，軟件組成主要包括A/D轉換、鍵盤響應、液晶顯示、數據存儲讀取及分析計算等部分。本系統采用數字濾波、設立軟件陷阱、看門狗（Watchdog）和軟件冗余等技術，提高系統的抗干擾能力。

3.結束語

影響鋼軌內應力測試系統抵抗電磁干擾能力的因素有很多，本文從系統硬件的線路板、供電電源、傳感器、外殼等部分入手，分析并提出了測試系統抗電磁干擾的方法，提高了測試系統的抗電磁干擾的能力，解決了系統受干擾時液晶顯示屏出現亂碼的情況，保證了系統運行的穩定性。

參考文獻

[1]王建文.無縫線路溫度力及鎖定軌溫測試技術研究.擴大鐵路對外開放、確保重點物資運輸――中國科協2005年學術年會鐵道分會場暨中國鐵道學會學術年會和粵海通道運營管理學術研討會論文集，2005.

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二、單片機開發中的幾個基本技巧

在單片機應用開發中，代碼的使用效率問題、單片機抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著。現歸納出單片機開發中應掌握的幾個基本技巧。

1、如何減少程序中的bug。對于如何減少程序的bug，應該先考慮系統運行中應考慮的超范圍管理參數如下。物理參數：這些參數主要是系統的輸入參數，它包括激勵參數、采集處理中的運行參數和處理結束的結果參數。資源參數：這些參數主要是系統中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲單元長度、堆疊深度。應用參數：這些應用參數常表現為一些單片機、功能單元的應用條件。過程參數：指系統運行中的有序變化的參數。

2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進行單片機程序設計是單片機開發與應用的必然趨勢。如果使用C編程時，要達到最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應的匯編語言的語句行數，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候，使用編譯效率最高的語句。各家的C編譯器都會有一定的差異，故編譯效率也會有所不同，優秀的嵌入式系統C編譯器代碼長度和執行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。對于復雜而開發時間緊的項目時，可以采用C語言，但前提是要求你對該MCU系統的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統所能支持的數據類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以如果對這些特性不了解，那么調試起來問題就會很多，反而導致執行效率低于匯編語言。

3、如何解決單片機的抗干擾性問題。防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑，但往往很難做到，所以只能看單片機抗干擾能力夠不夠強了。在提高硬件系統抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設計靈活、節省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機干擾最常見的現象就是復位；至于程序跑飛，其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復位狀態；所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復位狀態。一般單片機都會有一些標志寄存器，可以用來判斷復位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標志。在每次程序復位時，通過判斷這些標志，可以判斷出不同的復位原因；還可以根據不同的標志直接跳到相應的程序。這樣可以使程序運行有連續性，用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復位過。

4、如何測試單片機系統的可靠性。當一個單片機系統設計完成，對于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：測試單片機軟件功能的完善性；上電、掉電測試；老化測試；ESD和EFT等測試。有時候，我們還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端口，由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機系統工作，由此測試抗電磁干擾能力等。

綜上所述，單片機已成為計算機發展和應用的一個重要方面，單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數字電路實現的大部分功能，現在已能用單片機通過軟件方法來實現了。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統控制技術的一次革命。此外在開發和應用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發揮它更加廣闊的用途。

參考文獻：

[1]何立民.MCS-51系列單片機應用系統設計系統配置與接口技術.北京：北京航空航天大學出版社，1990

[2]蔡美琴等.MCS-51單片機系統及其應用.北京：高等教育出版社，1992

篇6

中圖分類號：TP212 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）05-0000-00

1 引言

壓力傳感器在電子產品中的應用比較廣泛，其信號調理電路通過對信號的調節變換，使信號達到后續電路的接收要求。電路的誤差控制、抗干擾技術對電路的設計至關重要，電路的穩定性直接關系到單片機數據采集系統的準確性和產品的實用性。

本論文的信號調理電路主要用于電子稱等衡器的前端信號處理，量程0―5Kg，其最大允許誤差±1.5e（分度值e=2g）。本論文從誤差分析，力傳感器的選定和放大電路的設計三個方面闡述該電路設計思路。

2硬件設計中誤差解決方法

降低電路元器件產生的噪聲、設置穩壓電流源作傳感器專用電源，可保證傳感器輸出信號精度高，紋波小，穩定可靠，選擇合適的傳感器。

由于組成電路的元件內部會產生一些噪聲，并且實驗中發現，噪聲的功率與輸入的電壓有直接的關系，而且會對實驗的參數產生較大的影響。在試驗中對電阻等噪聲較大的原件通過元件的噪聲參數建立模型來進行系統分析。綜合考慮成本及噪聲性能，選擇噪聲較小的NE5532放大器電路，其相對噪聲比優于同等價格的其他運算放大器。

傳感器采用了N430-5kg應變式壓力傳感器，量程0～5kg，靈敏度為1.0mV/N，體積小，易攜帶；額定輸出1.0±0.15mV/V，能夠滿足實驗精度要求；并能夠使產品具有便攜性，力傳感器后接電橋的以減少溫漂，即電橋壓力傳感器的電橋電阻設為R1=R2=R3=R4=100Ω，差動工作，應變片使得電橋保持了平衡，使得電橋的輸出電壓與電阻變化有關，保持了一個即R1=R-R，R2=R+R，R3=R-R，R4=R+R，則電橋輸出為

3放大電路的分析與設計

整體電路設計如圖3-1所示，包含兩級放大電路，通過反饋設計提高了輸出的準確性。第一級放大電路采用雙運算放大器，此放大器小信號帶寬10MHZ，功率帶寬140KHZ，轉換速率9V/us，符合一般控制電路的設計要求。第二級放大電路采用二階低通濾波運算放大電路。

通過使用Multisim 12.0仿真軟件中的函數發生器模擬在f0=10Hz下的濾波波形，其通帶最大衰減為4.165518dB，阻帶最大衰減為14.403186dB，其中R9和R11=R10//R12，由R12來確定放大倍數，算得Q=0.5，滿足實驗設計要求。

由于在 Multisim12.0仿真軟件中，沒有直接的電荷源信號，考慮到電阻應變式傳感器輸出為電壓信號，改變傳感器的應變重量，在形式上是以電壓的形式輸出的。在電路分析時可以把傳感器看作一個電壓源，其輸出電壓在其電電路中將信號傳遞給放大電路。所以在模擬仿真中，采用了TL431ACD 保證模擬信號輸入端的穩定性。

4 軟件設計中的誤差補償

采用延遲法進行誤差補償，在系統中， 存在控制開關的抖動干擾。抑制這種噪聲方法就是通過延時， 讓接通或斷開信號穩定后系統再工作， 就可以避免抖動干擾。

5 結語

本設計的放大電路的帶寬在890mHZ～123HZ，測得輸入為2.756mv時，輸出為217.177mv，放大倍數約100倍。整體上對各種誤差來源給以充分的估計，并針對不同的情況采取不同的技術措施，以提高系統的抗干擾能力，保證了系統的準確、可靠。

參考文獻

[1]莊嚴.《電子秤與智能儀器的設計》.儀表技術，2002.2.

[2]劉同娟，馬向國.《Multisim在電力電子電路仿真中的應-用》.電力電子，2006.2.

篇7

    抗干擾設計是電力遠動監控系統安全運行的一個重要組成部分,在研制綜合自動化系統的過程中,如果不充分考慮可靠性問題,在強電場干擾下,很容易出現差錯,使整個電力遠動監控系統無法正常運行或出錯誤(誤跳閘事故等),無法向站場和區間供電,影響鐵路行車安全。

    一、電磁干擾產生的原因及特點

    (一)傳導瞬變和高頻干擾

    1.由于雷擊、斷路器操作和短路故障等引起的浪涌和高頻瞬變電壓或電流通過變(配)電所二次側進入遠動終端設備,對設備正常運行產生干擾,嚴重還可損壞電路。2.由電磁繼電器的通斷引起的瞬變干擾,電壓幅值高,時間短、重復率高,相當于一連串脈沖群。3.鐵路電力供電中,特別是現代高速鐵路對電力要求都比較高,一般都是幾路電源供電,母線投切轉換比較頻繁,振蕩波出現的次數較多。

    (二)場的干擾

    1.正常情況下的穩態磁場和短路事故時的暫態磁場兩種,特別是短路事故時的磁場對顯示器等影響比較大。2.由于斷路器的操作或短路事故、雷擊等引起的脈沖磁場。3.變電所中的隔離開關和高壓柜手車在操作時產生的阻尼振蕩瞬變過程,也產生一定的磁場。4.無線通信、對講機等輻射電磁場對遠動終端會產生一定的干擾,鐵路中繼站通常會和通信站在一處,通信發射塔對中繼站電力遠動終端設備的干擾比較大。

    (三)對通信線路的干擾

    1.鐵路變電所遠動終端的數據由串口通信經雙絞線進入車站通信站,再經過轉換成光信號沿鐵通專用通信光纜送至電力遠動調度中心,遙信和遙控數據在變電所到通信站的過程走的是電信號,由于變電所高低壓進出線纜很多,遠動終端受的干擾比較大。2.中繼站一般距鐵路都比較近,列車通過時的振動對遠動終端設備有一定的干擾。

    (四)繼電器本身原因

    繼電器本身可能由于某種原因一次性未合到位而產生干擾的振動信號,或負荷開關、斷路器、隔離開關等二次側產生振動信號。

    二、干擾對電力遠動系統的影響

    無論交流電源供電還是直流供電,電源與干擾源之間耦合通道都相對較多,很容易影響到遠動終端設備,包括要害的CPU;模擬量輸入受干擾,可能會造成采樣數據的錯誤,影響精度和計量的準確性,還可能會引起微機保護誤動、損壞遠動終端設備和微機保護部分元器件;開關量輸入、輸出通道受干擾,可能會導致微機和遠動終端判斷錯誤,遠動調試終端數據錯誤遠動終端CPU受干擾會導致CPU工作不正常,無法正常工作,還可能會導致遠動終端程序受到破壞。

    三、抗干擾設計分析

    (一)屏蔽措施

    1.高壓設備與遠動終端輸入、輸出采用有鎧裝(屏蔽層)的電纜,電纜鋼鎧兩端接地,這樣可以在很大程度上減小耦合感應電壓。2.在選擇變電所和中繼站電力設備時盡量選設有專門屏蔽層的互感器,也有利于防止高頻干擾進入遠動終端設備內部。3.在遠動終端設備的輸入端子上對地接一耐高壓的小電容,可以有效抑制外部高頻干擾。

    (二)系統接地設計

    1.一次系統接地主要是為了防雷、中性點接地、保護設備,合適的接地系統可以有效的保障設備安全運行,對于斷路器柜接地處要增加接地扁鐵和接地極的數量,設備接地處增加增加接地網絡互接線,降低接地網中瞬變電位差,提高對二次設備的電磁兼容,減少對遠動終端的干擾。2. 二次系統接地分為安全接地和工作接地,安全接地主要是為了避免工作人員因設備絕緣損壞或絕緣降低時,遭受觸電危險和保證設備安全,將設備外殼接地,接地線采用多股銅軟線,導電性好、接地牢固可靠,安全接地網可以和一次設備的接地網相連;工作接地是為了給電子設備、微機控制系統和保護裝置一個電位基準,保證其可靠運行,防止地環流干擾。

    3.由于高低壓柜本身都是多都是采用鍍鋅薄鋼板材料,本身也有屏蔽作用,將高低高柜都可靠接地。4.遠動終端微機電源地和數字地不與機殼外殼相連,這樣可以減小電源線同機殼之間的分布電容,提高抗共模干擾的能力,可明顯提高電力遠動監控系統的安全性、可靠性。

    (三)采取良好的隔離措施

    1.為避免遠動終端自身電源干擾采取隔離變壓器,電源高頻噪聲主要是通過變壓器初、次級寄生電容耦合,隔離變壓器初級和次級之間由屏蔽層隔離,分布電容小,可提高抗共模干擾的能力。2.電力遠動監控系統開關量的輸入主要斷路器、隔離開關、負荷開關的輔助觸點和電力調壓器分接頭位置等,開關量的輸出主要是對斷路器、負荷開關和電力調壓器分接頭的控制。3.信號電纜盡量避開電力電纜,在印刷遠動終端的電路板布線時注意避免互感。4.采用光電耦合隔離,光電耦合器的輸入阻抗很小,而干擾源內阻大,且輸入/輸出回路之間分布電容極小,絕緣電阻很大,因此回路一側的干擾很難通過光耦送到另一側去,能有效地防止干擾從過程通道進入主CPU。

    (四)濾波器的設計

    1.采用低通濾波去高次諧波。2.采用雙端對稱輸入來抑制共模干擾,軟件采用離散的采集方式,并選用相應的數字濾波技術。

    (五)分散獨立功能塊供電,每個功能塊均設單獨的電壓過載保護,不會因某塊穩壓電源故障而使整個系統破壞,也減少了公共阻抗的相互耦合及公共電源的耦合,大大提高供電的可靠性。

    (六)數據采集抗干擾設計

    1.在信息量采集時,取消專門的變送器屏柜,將變送器部分封裝在RTU內,減少中間環節,這樣可以減少變送器部分輸出的弱電流電路的長度。2.遙信由于合閘一次不到位或由于二次側振動而產生的誤遙信干擾信號,并且還會產生尖脈沖信號,也可能對遙信回路產生干擾誤遙信號。

    (七)過程通道抗干擾設計

    (八)印刷電路板設計。在印刷電路板設計中盡量將數字電路地和模擬地電路地分開;電源輸入端跨接10~100μF的電解電容。

    (九)控制狀態位的干擾設計

    (十)程序運行失常的抗干擾設計

    (十一)單片機軟件的抗干擾設計

篇8

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A

1 引 言

隨著航空飛行器的不斷發展，其性能要求越來越高，而工作環境越來越復雜，必須設計良好的控制系統滿足復雜環境下不斷提高的工作性能需求。

國內外對沖壓發動機的推力控制均有研究，文獻[1]對超燃沖壓發動機的推進系統部分進行控制系統研究，文獻[2-3]應用魯棒控制器對推力控制回路部分進行控制，其研究結果都能達到了給定的魯棒性性能要求。但沖壓發動機參數變化范圍較大，只能提高有限的性能 [4]，如果系統要求更高的性能，就必須研究更好的控制策略。傳統PID控制器[5]的控制算法及結構比較簡單，可以滿足基本的性能要求[3]，但達不到很好的性能，而采用智能型PID自整定控制器[6]，將傳統PID控制和智能控制相結合，可以滿足更高的性能。

本文利用模糊PID控制算法[7-9]對推力回路進行控制，并進行各方面性能的測試，其仿真結果表明，根據模糊PID控制設計的推力控制器可以使系統的動態性能得到進一步改善。

2 被控對象數學模型

6 結語

本文通過簡化的數學模型，在SIMULINK軟件上對沖壓發動機推力控制部分設計了模糊PID控制器， 并做出了各種測試信號的響應曲線，與文獻[3]中設計的魯棒控制器及傳統的PI控制器的響應曲線做了比較。從結果可以看出，所設計的模糊PID控制器可以很好的保證推力變化的快速性、穩定性、抗干擾性以及不受系統的不確定性的影響，保證系統各種性能優于文獻[3]的魯棒控制器以及傳統PI控制器。在將來的研究中，希望根據仿真的基礎進行半實物仿真，并考慮更多的不穩定因素對被控對象的影響，使系統在復雜的環境中表現更高的性能。模糊PID控制方法可以運用于性能要求比較高的控制系統，如航空飛行器的控制系統，使其在復雜的工作條件下實現系統的快速性以及穩定性，具有很好的現實意義和應用前景。

參考文獻（References）：

[1] W Curran， P Stiglic. Hypersonic Research Engine Integated Propulsion Control [J]. Journal of Aircraft.1971，8（8）： 652-656.

[2] 楊朗. 沖壓發動機推力控制系統研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業大學碩士論文，2006.

[3] 高聳. 超燃沖壓發動機推力控制系統設計[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業大學碩士論文，2010.

[4] M Heller， G Sachs. Flight dynamics and robust control of a hypersonic test vehicle with ramjet propulsion [C]. AIAA Meeting paper 1998-1521，1998.

[5] K Astrom， T Hagglund.PID controller： Theory， Design， and Tuning[M]. America： Instrument Society of America，1995.

[6] K J Astrom， C C Hang， P Persson， W K Ho. Towards intelligent PID control [J].Automatica，1992，28（1）：1-9

篇9

1．由于雷擊、斷路器操作和短路故障等引起的浪涌和高頻瞬變電壓或電流通過變（配）電所二次側進入遠動終端設備，對設備正常運行產生干擾，嚴重還可損壞電路。2．由電磁繼電器的通斷引起的瞬變干擾，電壓幅值高，時間短、重復率高，相當于一連串脈沖群。3．鐵路電力供電中，特別是現代高速鐵路對電力要求都比較高，一般都是幾路電源供電，母線投切轉換比較頻繁，振蕩波出現的次數較多。

（二）場的干擾

1．正常情況下的穩態磁場和短路事故時的暫態磁場兩種，特別是短路事故時的磁場對顯示器等影響比較大。2．由于斷路器的操作或短路事故、雷擊等引起的脈沖磁場。3．變電所中的隔離開關和高壓柜手車在操作時產生的阻尼振蕩瞬變過程，也產生一定的磁場。4．無線通信、對講機等輻射電磁場對遠動終端會產生一定的干擾，鐵路中繼站通常會和通信站在一處，通信發射塔對中繼站電力遠動終端設備的干擾比較大。

（三）對通信線路的干擾

1．鐵路變電所遠動終端的數據由串口通信經雙絞線進入車站通信站，再經過轉換成光信號沿鐵通專用通信光纜送至電力遠動調度中心，遙信和遙控數據在變電所到通信站的過程走的是電信號，由于變電所高低壓進出線纜很多，遠動終端受的干擾比較大。2．中繼站一般距鐵路都比較近，列車通過時的振動對遠動終端設備有一定的干擾。

（四）繼電器本身原因

繼電器本身可能由于某種原因一次性未合到位而產生干擾的振動信號，或負荷開關、斷路器、隔離開關等二次側產生振動信號。

二、干擾對電力遠動系統的影響

無論交流電源供電還是直流供電，電源與干擾源之間耦合通道都相對較多，很容易影響到遠動終端設備，包括要害的CPU；模擬量輸入受干擾，可能會造成采樣數據的錯誤，影響精度和計量的準確性，還可能會引起微機保護誤動、損壞遠動終端設備和微機保護部分元器件；開關量輸入、輸出通道受干擾，可能會導致微機和遠動終端判斷錯誤，遠動調試終端數據錯誤遠動終端CPU受干擾會導致CPU工作不正常，無法正常工作，還可能會導致遠動終端程序受到破壞。

三、抗干擾設計分析

（一）屏蔽措施

1．高壓設備與遠動終端輸入、輸出采用有鎧裝（屏蔽層）的電纜，電纜鋼鎧兩端接地，這樣可以在很大程度上減小耦合感應電壓。2．在選擇變電所和中繼站電力設備時盡量選設有專門屏蔽層的互感器，也有利于防止高頻干擾進入遠動終端設備內部。3．在遠動終端設備的輸入端子上對地接一耐高壓的小電容，可以有效抑制外部高頻干擾。

（二）系統接地設計

1．一次系統接地主要是為了防雷、中性點接地、保護設備，合適的接地系統可以有效的保障設備安全運行，對于斷路器柜接地處要增加接地扁鐵和接地極的數量，設備接地處增加增加接地網絡互接線，降低接地網中瞬變電位差，提高對二次設備的電磁兼容，減少對遠動終端的干擾。2.二次系統接地分為安全接地和工作接地，安全接地主要是為了避免工作人員因設備絕緣損壞或絕緣降低時，遭受觸電危險和保證設備安全，將設備外殼接地，接地線采用多股銅軟線，導電性好、接地牢固可靠，安全接地網可以和一次設備的接地網相連；工作接地是為了給電子設備、微機控制系統和保護裝置一個電位基準，保證其可靠運行，防止地環流干擾。

3．由于高低壓柜本身都是多都是采用鍍鋅薄鋼板材料，本身也有屏蔽作用，將高低高柜都可靠接地。4．遠動終端微機電源地和數字地不與機殼外殼相連，這樣可以減小電源線同機殼之間的分布電容，提高抗共模干擾的能力，可明顯提高電力遠動監控系統的安全性、可靠性。

（三）采取良好的隔離措施

1．為避免遠動終端自身電源干擾采取隔離變壓器，電源高頻噪聲主要是通過變壓器初、次級寄生電容耦合，隔離變壓器初級和次級之間由屏蔽層隔離，分布電容小，可提高抗共模干擾的能力。2．電力遠動監控系統開關量的輸入主要斷路器、隔離開關、負荷開關的輔助觸點和電力調壓器分接頭位置等，開關量的輸出主要是對斷路器、負荷開關和電力調壓器分接頭的控制。3．信號電纜盡量避開電力電纜，在印刷遠動終端的電路板布線時注意避免互感。4．采用光電耦合隔離，光電耦合器的輸入阻抗很小，而干擾源內阻大，且輸入/輸出回路之間分布電容極小，絕緣電阻很大，因此回路一側的干擾很難通過光耦送到另一側去，能有效地防止干擾從過程通道進入主CPU。

（四）濾波器的設計

1．采用低通濾波去高次諧波。2．采用雙端對稱輸入來抑制共模干擾，軟件采用離散的采集方式，并選用相應的數字濾波技術。

（五）分散獨立功能塊供電，每個功能塊均設單獨的電壓過載保護，不會因某塊穩壓電源故障而使整個系統破壞，也減少了公共阻抗的相互耦合及公共電源的耦合，大大提高供電的可靠性。

（六）數據采集抗干擾設計

1．在信息量采集時，取消專門的變送器屏柜，將變送器部分封裝在RTU內，減少中間環節，這樣可以減少變送器部分輸出的弱電流電路的長度。2．遙信由于合閘一次不到位或由于二次側振動而產生的誤遙信干擾信號，并且還會產生尖脈沖信號，也可能對遙信回路產生干擾誤遙信號。

（七）過程通道抗干擾設計

（八）印刷電路板設計。在印刷電路板設計中盡量將數字電路地和模擬地電路地分開；電源輸入端跨接10～100μF的電解電容。

（九）控制狀態位的干擾設計

（十）程序運行失常的抗干擾設計

（十一）單片機軟件的抗干擾設計

（十二）對于終端至通信站的數字通信電纜加穿鋼管，特別是穿越其他電力電纜時，避免和其他電力電纜等同溝敷設并保持一定的交叉距離。

（十三）對于特殊的變（配）電所或區間信號站的環境

篇10

中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2010) 14-0000-01

The Remote Monitoring Terminal Anti-jamming Design

on GPRS-INTERNET Network

Li Ning

(Shijiazhuang University of Economics,Shijiazhuang050031,China)

Abstract:Web-based remote monitoring is currently carried out at home and abroad active researched,widely used in many fields.Among them,the elimination of all kinds of interference for the system stability and security is an important part,this remote monitoring system based on analysis of the city lights in the GPRS-Internet network based on various factors and the interference of the interference method,the related remote monitoring system has more general significance.

Keywords:Remote monitoring network;Anti-jamming

基于網絡的遠程監控系統具有應用性廣，易于生產等特點，但是系統中的各種干擾嚴重影響了其作用的發揮，也是設計生產者最關心，最難解決的問題之一。本文所做的抗干擾研究基于遠程監控系統最常見的城市照明系統，帶有一定的普遍性，在此系統中的抗干擾措施應用于其他系統也能得到較好的效果。本文分三部分，第一部分是對所研究的具體的遠程監控系統，路燈系統的結構介紹。第二部分是分析其中的各類干擾的情況。第三部分是針對第二部分的各種干擾采取的抗干擾措施。

一、監控系統總體結構

路燈遠程監控系統的組成如圖1-1所示。MTU通過GPRS-Internet網絡采集實時運行參數，進行遠程監測、控制和信息管理。FTU安裝于遠程終端，接收并執行來自監控中心主站端計算機（MTU）的命令，并能自動檢測設備異常事件及時將相關數據上傳給MTU。

二、干擾的影響

可靠性是描述系統長期穩定、正常運行能力的一個通用概念，也是產品質量在時間方面的特征表示。影響系統正常運行的主要因素包括內部因素和外部的各種電氣干擾，以及系統結構設計、元件選擇、元件布局和外部環境等，主要表現在以下四個方面。

（一）數據采集誤差加大

干擾侵入微機系統測量單元模擬信號的數據通道，疊加在有用信號之上，會使數據采集誤差加大，特別是當傳感器輸出微弱信號時，干擾更加嚴重。

（二）控制狀態失靈

微機輸出的控制信號常依據某些條件的狀態輸入信號的邏輯處理結果，若這些輸入的狀態信號受到干擾，引入虛假狀態信號，將導致輸出控制失常。

（三）數據受干擾發生變化

在混合信號處理器系統中，存放于RAM中的內容受到干擾可能對系統造成不同的影響。

（四）程序運行失常

外界干擾導致PC值的改變，程序將執行一系列無意義的指令，最后進入死循環，這將使輸出嚴重混亂或系統失靈。

三、抗干擾采取的一般措施

監控終端線路板硬件電路的可靠運行是整個系統得以正常工作的基礎，因此采用的抗干擾措施一般應該包括元件的選型，電路原理圖的設計，以及在設計PCB板時的特殊考慮等方面。

（一）印刷電路板采用的抗干擾措施

印刷電路板應本著盡量抑制噪聲源、減小噪聲的傳播與耦合、減小噪聲的吸收的原則來設計和布線。對印刷電路板進行了合理的分區，按單點接電源、單點接地的原則送電，每個區域的電源線、地線由該點分三路引出。噪聲元件與非噪聲元件要離得遠一些。

（二）電源和地線設計

對于電源和地線的設計采用了如下幾種措施來提高系統的抗干擾性能：單獨設計模擬電源用于模擬部分供電，與噪聲較大的數字部分完全分開；擁有數字地和模擬地的模擬芯片，采用在模擬電源入口處單點接地的方式，盡量減少數字信號對模擬信號的干擾；為減小地線的公共阻抗，降低不同地線上的點的電位差異，盡可能得將地線加粗；在電路板進行了大面積的覆銅處理，以降低地線的公共阻抗，提高地線的屏蔽作用。同時，電路板的地與機殼相連，這樣有利于防靜電、提高系統的可靠性。根據印制線路板電流的大小，盡量加粗了電源線的寬度，減少環路電阻。另外，盡量使電源線、地線的走向和數據傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。

（三）采用隔離技術

為了減少監控終端工作環境中引入各種干擾，就需要在監控終端線路板與外界連接電路中進行隔離。在采集外部模擬量時，選用互感器可以阻斷外部輸入信號與監控終端線路板之間的電氣信號的直接連接，從而減少了外部干擾侵入可能性。對于高頻的干擾信號，經過互感器后也將被大幅度衰減，從使得在送到信號處理電路中干擾信號得到降低。同樣，在開關量輸入和輸出信號處理時，分別采用光電隔離器和繼電器隔離，隔離電路兩端采用不同電源供電，使得監控終端線路板與外部信號完全斷開電氣信號連接。在通信電路中，則采用變壓器隔離。

（四）硬件容錯性設計

硬件電路的容錯性是指在外部輸入誤信號，或者在輸出端所接的驅動電路中有誤時，系統能夠自動檢測錯誤，并做出處理。電路各種接口電路中，特別是有極性的接口中，必須嚴格按照信號極性連接，各種芯片所需的電源為直流電源，如果把電源接反，將損環系統。在設計過程中，對于直流電源輸入進行了整流，這樣無論所接電壓的極性如何，經過整流橋輸出的信號總是能夠滿足系統的要求，從而起到保護系統電路的作用。

對于電路中經常使用的RS-485通信。RS-485總線抗干擾的原因是因為他采用差分傳輸信號，從而達到抗共模干擾的作用。RS-485總線信號是由2根有極性的差分信號來傳輸的，也不能將其反接。一種常用的方法是對信號在發送以前進行調制，得到無極性信號，然后再發送，這樣可以避免由于在電路連接過程中造成的信號反接現象。

（五）信號采集的數字濾波

使用的是算術平均值濾波法可以有效的過濾外界隨機信號。采用算術平均值濾波，采樣結果曲線平滑程度好，但如果采樣次數取值太大，雖然平滑度好，但是影響程序運行時間。

（六）“看門狗”技術

除了采取防御和抑制干擾的各項措施外，還采用了MCU自帶的正常工作監視器（通常稱為“看門狗”）來監視MCU的工作狀況。通過不斷檢測程序循環運行時間，一旦發現程序循環時間超過最大循環運行時間，就認為系統跑程序，需進行出錯處理。

（七）其他軟件抗干擾設計

除了在硬件上采取一些抗干擾措施外，還需要在軟件上采取一定措施。方法很多，有開關量輸出、設置軟件陷阱、軟件冗余、重要指令冗余、數據的保護與恢復技術和NOP的使用等。