導(dǎo)語：如何才能寫好一篇抗干擾設(shè)計(jì)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：單片機(jī)，遙控系統(tǒng)抗干擾分析，實(shí)現(xiàn)

 

前言

單片機(jī)控制系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室反復(fù)實(shí)驗(yàn)都可以得到很好的預(yù)期效果,然而把系統(tǒng)放到實(shí)際現(xiàn)場運(yùn)行時(shí)卻不能工作。論文大全，遙控系統(tǒng)抗干擾分析。原因是工作現(xiàn)場比實(shí)驗(yàn)室環(huán)境惡劣,系統(tǒng)受到了各種各樣的干擾,加之構(gòu)成系統(tǒng)的元器件本身方面存在的可靠性，以及系統(tǒng)本身各部分之間的相互耦合因素等原因，系統(tǒng)必須增加一些有效的抗干擾措施才能正常運(yùn)行。論文大全，遙控系統(tǒng)抗干擾分析。據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)之談，有時(shí)存在后期的抗干擾工作往往會(huì)比前期的設(shè)計(jì)工作還要艱巨,花費(fèi)的時(shí)間也需要得更多,所以說抗干擾技術(shù)是非常重要,關(guān)于在抗干擾措施是否能夠運(yùn)用得恰當(dāng)方面，其直接關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

一、單片機(jī)遙控系統(tǒng)系統(tǒng)工作原理

單片機(jī)以其體積小、價(jià)格廉、面向控制等方面的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，使得單片機(jī)在各種工業(yè)控制、儀器儀表、產(chǎn)品的自動(dòng)化、智能化方面獲得了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)的遙控系統(tǒng)以單片機(jī)系統(tǒng)為基本控制單元,能夠構(gòu)成無線傳輸系統(tǒng)、速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等等,而且其優(yōu)點(diǎn)是，能夠在三公里外控制運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的啟動(dòng)、速度快慢、停止、往返。而且最特別的是在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)行過程中，可根據(jù)需要隨機(jī)調(diào)節(jié)速度快慢,調(diào)速一般是在7~25km/h范圍。單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制了所有這些狀態(tài),開始通過鍵盤輸入控制參數(shù),然后經(jīng)過單片機(jī)運(yùn)算和處理行為,并且通過無線數(shù)傳模塊完成對(duì)參數(shù)的無線傳輸、運(yùn)行狀態(tài)以及調(diào)速設(shè)備的控制方式,達(dá)到遙控運(yùn)行的目的要求。

二、單片機(jī)遙控系統(tǒng)系統(tǒng)受干擾原因及危害

在電磁干擾較弱時(shí)，其可靠性和穩(wěn)定性往往是容易達(dá)到應(yīng)用要求，這方面尤其是在室內(nèi)體現(xiàn)出來，然而對(duì)在室外，會(huì)遇到各種各樣的環(huán)境條件，尤其是那種在工作環(huán)境較惡劣的情況下，就會(huì)導(dǎo)致儀器儀表工作不正?；蚴ъ`。而單片機(jī)的遙控系統(tǒng)一般都安裝在工業(yè)現(xiàn)場，而在工業(yè)現(xiàn)成環(huán)境中的干擾大多是以窄脈沖的形式出現(xiàn)，而這樣的形式其最終造成微機(jī)系統(tǒng)故障的多數(shù)現(xiàn)象都是“死機(jī)”現(xiàn)象。究其原因是計(jì)算機(jī)中的CPU在執(zhí)行某條指令時(shí)，受周圍環(huán)境干擾的沖擊，影響到它的操作碼或地址碼發(fā)生改變，最終致使該條指令出現(xiàn)錯(cuò)誤。這時(shí)，CPU就會(huì)執(zhí)行隨機(jī)拼寫的指令，并將其操作數(shù)作為操作碼執(zhí)行，從而導(dǎo)致有關(guān)程序“跑飛”或進(jìn)入“死循環(huán)”。對(duì)于在工業(yè)現(xiàn)場中由于諸多大型用電設(shè)備的投入或者是撤出電網(wǎng)運(yùn)行，經(jīng)常都會(huì)造成系統(tǒng)的電源電壓不穩(wěn)，如果當(dāng)電源電壓降低或掉電時(shí)，這樣就會(huì)造成重要的數(shù)據(jù)丟失的可能性，以至于系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，而且干擾也會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)內(nèi)部程序指針錯(cuò)亂現(xiàn)象，從而使得中斷程序運(yùn)行超出定時(shí)時(shí)間。關(guān)于RAM中計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)被沖亂，導(dǎo)致程序計(jì)算出錯(cuò)誤的結(jié)果。論文大全，遙控系統(tǒng)抗干擾分析。假設(shè)設(shè)法在電源電壓降到一定的限量值之前，單片機(jī)進(jìn)行快速地保存重要數(shù)據(jù)，將會(huì)最大限度地減少損失，對(duì)于干擾源的影響會(huì)使系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性大大降低，嚴(yán)重的情況還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的運(yùn)行紊亂，造成生產(chǎn)事故。

三 如何實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的遙控系統(tǒng)的抗干擾

關(guān)于高頻干擾噪聲和有用信號(hào)的頻帶是不同的,其解決方法是在導(dǎo)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(gè)問題。關(guān)于電源噪聲的危害最大。需要把電源做得好,其整個(gè)電路的抗干擾能力就解決了一大半問題。對(duì)于在單片機(jī)系統(tǒng)中還可借助于一定的外部附加電路來監(jiān)測(cè)電源電壓，當(dāng)在電源發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)通知單片機(jī)快速保存重要數(shù)據(jù)，同時(shí)斷開單片機(jī)外圍設(shè)備用電電源，從而使整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的功耗降到最低點(diǎn)。目前市場上許多單片機(jī)對(duì)電源噪聲都是十分敏感的,那么就要給單片機(jī)電源加濾波電路或穩(wěn)壓器,達(dá)到減小電源噪聲對(duì)單片機(jī)的干擾。比如,可以利用磁珠和電容組成π形濾波電路,當(dāng)然條件要求不高時(shí)也可用100Ω電阻代替磁珠。當(dāng)電源恢復(fù)正常時(shí)，取消掉電工作方式，通過復(fù)位單片機(jī)，使系統(tǒng)重新正常工作。

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

關(guān)于單片機(jī)供電的電源的地俗稱邏輯地，并且和大地的地的關(guān)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(jiān)決不能把接地線與動(dòng)力線的火線、零線中的零線相混淆。因?yàn)閱纹瑱C(jī)系統(tǒng)通常存在模擬電路和數(shù)字電路兩種，并且關(guān)于數(shù)字地與模擬地是要分開，只是在一點(diǎn)相連，假設(shè)兩者不分，就會(huì)存在互相干擾現(xiàn)象，那么可以把控制條件中的關(guān)于一次采樣和處理控制輸出更改為循環(huán)采樣和處理控制輸出，這樣能夠?qū)T性較大的控制系統(tǒng)具有良好的抗偶然因素干擾作用效果。

設(shè)置輸出狀態(tài)寄存單元來抗干擾。其程序是根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)處理后的輸出結(jié)果為依據(jù)，設(shè)置出相應(yīng)的輸出狀態(tài)寄存單元形式，假設(shè)其中干擾侵入輸出通道將輸出狀態(tài)破壞時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)在定時(shí)查詢寄存單元的輸出狀態(tài)信息時(shí)，并發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，及時(shí)糾正輸出狀態(tài)。論文大全，遙控系統(tǒng)抗干擾分析。

設(shè)置自檢程序來抗干擾。論文大全，遙控系統(tǒng)抗干擾分析。通常是在計(jì)算機(jī)內(nèi)的特定位置或某些內(nèi)存單元中來設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志，并且在開機(jī)后或有自檢中斷請(qǐng)求要求時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)首先將運(yùn)行自檢測(cè)試程序，如對(duì)整個(gè)系統(tǒng)或關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬方面的測(cè)試，對(duì)測(cè)試結(jié)果再通過某種方式顯示出來，目的是保證系統(tǒng)中信息存儲(chǔ)、傳輸、運(yùn)算的高可靠性。設(shè)計(jì)單片機(jī)的遙控系統(tǒng)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(jié)構(gòu)，也稱容錯(cuò)技術(shù)或故障掩蓋技術(shù)，該方法是通過增加完成同一功能的并聯(lián)或備用單元數(shù)目來提高系統(tǒng)可靠性的一種設(shè)計(jì)方法。當(dāng)某些元器件發(fā)生故障時(shí)也不影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。對(duì)于消減外部電磁干擾，可采用電磁兼容設(shè)計(jì)，目的是提高單片機(jī)系統(tǒng)在電磁環(huán)境中的適應(yīng)性，即能保持完成規(guī)定功能的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]麥山.基于單片機(jī)的協(xié)議紅外遙控系統(tǒng).電子技術(shù).1998

[2]孟慶建張恭孝.單片機(jī)系統(tǒng)的電磁兼容問題[J].自動(dòng)化儀表,2004

[3]周慧.單片機(jī)控制系統(tǒng)杭干擾技術(shù)研究[J].石油礦場機(jī)械，2007

篇2

【關(guān)鍵詞】測(cè)試系統(tǒng);電磁干擾;實(shí)驗(yàn)方法

引言

鋼軌內(nèi)應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，應(yīng)用縱橫彎曲理論建立無縫線路軌道力學(xué)模型，根據(jù)鋼軌內(nèi)應(yīng)力計(jì)算公式，以電測(cè)應(yīng)力法進(jìn)行比較分析[1]，測(cè)量時(shí)使被測(cè)段鋼軌懸空，在其中部施加一橫向撓動(dòng)力，分別測(cè)試鋼軌的橫向力、橫向位移、軌溫和濕度等信號(hào)，將信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后計(jì)算，快速、準(zhǔn)確得出被測(cè)線路的內(nèi)應(yīng)力，并可將測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，操作人員可通過液晶顯示屏測(cè)試和查詢。

作為電子類產(chǎn)品，提高測(cè)試系統(tǒng)的抗電磁干擾能力及屏蔽性能是研發(fā)、生產(chǎn)、使用過程中不可缺少的環(huán)節(jié)。

1.鋼軌內(nèi)應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)的組成

本系統(tǒng)硬件部分由單片機(jī)控制器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、傳感器和自加載施力機(jī)構(gòu)等組成。系統(tǒng)選用W77E532單片機(jī)為控制核心;壓力、位移、溫度和濕度為測(cè)量鋼軌內(nèi)應(yīng)力的必要參數(shù);自加載施力機(jī)構(gòu)通過電機(jī)給被測(cè)鋼軌施加定量的壓力;U盤存儲(chǔ)功能可將系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至U盤，可通過U盤將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至上位機(jī)管理軟件，也可直接通過數(shù)據(jù)線將測(cè)試儀主機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至上位機(jī)。

2.鋼軌內(nèi)應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)的抗電磁干擾方法

2.1 線路板抗電磁干擾設(shè)計(jì)

以W77E532為處理核心的控制系統(tǒng)具有靈敏度高、處理速度快等特點(diǎn)，正因如此，也更容易影響測(cè)試系統(tǒng)的抗電磁干擾能力，測(cè)試過程中使系統(tǒng)的性能指標(biāo)偏離設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果誤差大[2]，因此抗干擾技術(shù)己成為設(shè)計(jì)單片機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)必須考慮的環(huán)節(jié)。本系統(tǒng)控制電路的抗電磁干擾部分除了采用常規(guī)方法，如數(shù)字地和模擬地單點(diǎn)相連、縮短旁路電容地線長度、相互關(guān)聯(lián)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(hào)與數(shù)字量信號(hào)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(nèi)側(cè)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(dú)立的5V電源供電，數(shù)字量5V由鋰電池經(jīng)2940穩(wěn)壓后提供，模擬量5V由DC-DC5V提供。

（2）低壓差穩(wěn)壓器LM2940及其濾波器件遠(yuǎn)離單片機(jī)放置;

（3）數(shù)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(dǎo)電金屬薄層[3]，可以提高電子設(shè)備的抗干擾能力。

2.2 供電部分的抗電磁干擾設(shè)計(jì)

鋼軌內(nèi)應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)由8V鋰電池供電，經(jīng)兩個(gè)低壓差三端穩(wěn)壓器LM2940后，固定輸出5V，LM2940內(nèi)部含靜態(tài)電流降低電路、電流限制、過熱保護(hù)、電池反接和反插入保護(hù)電路，再經(jīng)容阻濾波，給數(shù)字量電路供電。

模擬量電路電源經(jīng)LM2940降壓后，由DC-DC5V提供。

2.3 傳感器部分抗電磁干擾設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)共有1路數(shù)字量和4路模擬量輸入，有位移、壓力、溫度、濕度和電壓信號(hào)，其中，位移、壓力2路信號(hào)對(duì)測(cè)試結(jié)果具有決定性影響，我們主要對(duì)這2路傳感器信號(hào)做了抗電磁干擾處理：

（1）位移信號(hào)的采集使用千分表，其輸出為數(shù)字信號(hào)，是不隨時(shí)間連續(xù)變化的量，數(shù)字信號(hào)抗干擾能力強(qiáng);

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

另外，本系統(tǒng)針對(duì)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(hào)線長度。

2.4 外殼抗電磁干擾設(shè)計(jì)

為了使外殼在操作者和內(nèi)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(tǒng)主機(jī)箱采用金屬鋁殼，既可以防止因操作者對(duì)金屬外殼的直接接觸放電造成干擾，又可以防止環(huán)境干燥時(shí)操作者對(duì)周圍物體放電形成的電磁干擾耦合到測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)部。即便如此，我們?cè)谧隹闺姶鸥蓴_試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)還是存在干擾現(xiàn)象，液晶屏出現(xiàn)亂碼，經(jīng)過分析，我們認(rèn)為此現(xiàn)象是由于主機(jī)箱上銑了液晶屏安裝槽、航空插座孔、充電口、電源開關(guān)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(jī)箱內(nèi)部導(dǎo)線長度，并在每根導(dǎo)線上增加磁環(huán);

（2）將主機(jī)箱內(nèi)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(jī)箱外殼之間增加一層絕緣紙;

（3）主機(jī)箱內(nèi)部在充電孔、航空插座孔、電源開關(guān)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(hù)線路板及其相關(guān)設(shè)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(hù)膜，具有優(yōu)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(jī)箱底部裝設(shè)一只金屬螺帽作為電磁干擾泄放通道，在操作者對(duì)外殼的孔、洞、縫隙放電時(shí)將放電電流泄放，防止對(duì)內(nèi)部電路直接放電。

2.5 軟件抗電磁干擾設(shè)計(jì)

若單靠硬件措施消除干擾會(huì)增加系統(tǒng)的硬件成本，使系統(tǒng)復(fù)雜化，而且并非所有因干擾而產(chǎn)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(shù)不僅可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，成本降低，設(shè)計(jì)也很靈活方便[3]。

本系統(tǒng)的控制軟件由KeilC編制，軟件組成主要包括A/D轉(zhuǎn)換、鍵盤響應(yīng)、液晶顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)讀取及分析計(jì)算等部分。本系統(tǒng)采用數(shù)字濾波、設(shè)立軟件陷阱、看門狗（Watchdog）和軟件冗余等技術(shù)，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

3.結(jié)束語

影響鋼軌內(nèi)應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)抵抗電磁干擾能力的因素有很多，本文從系統(tǒng)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(cè)試系統(tǒng)抗電磁干擾的方法，提高了測(cè)試系統(tǒng)的抗電磁干擾的能力，解決了系統(tǒng)受干擾時(shí)液晶顯示屏出現(xiàn)亂碼的情況，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]王建文.無縫線路溫度力及鎖定軌溫測(cè)試技術(shù)研究.擴(kuò)大鐵路對(duì)外開放、確保重點(diǎn)物資運(yùn)輸――中國科協(xié)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)鐵道分會(huì)場暨中國鐵道學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)和粵海通道運(yùn)營管理學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集，2005.

[2]李志宇.單片機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì).電子測(cè)量技術(shù)2007，30：100-102.

篇3

    [論文摘要]研究分析電磁干擾產(chǎn)生的原因、特點(diǎn)及干擾對(duì)電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的影響,從設(shè)計(jì)的角度對(duì)鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾分析研究。

    抗干擾設(shè)計(jì)是電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行的一個(gè)重要組成部分,在研制綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的過程中,如果不充分考慮可靠性問題,在強(qiáng)電場干擾下,很容易出現(xiàn)差錯(cuò),使整個(gè)電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)無法正常運(yùn)行或出錯(cuò)誤(誤跳閘事故等),無法向站場和區(qū)間供電,影響鐵路行車安全。

    一、電磁干擾產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)

    (一)傳導(dǎo)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(cè)進(jìn)入遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備,對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行產(chǎn)生干擾,嚴(yán)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(shí)間短、重復(fù)率高,相當(dāng)于一連串脈沖群。3.鐵路電力供電中,特別是現(xiàn)代高速鐵路對(duì)電力要求都比較高,一般都是幾路電源供電,母線投切轉(zhuǎn)換比較頻繁,振蕩波出現(xiàn)的次數(shù)較多。

    (二)場的干擾

    1.正常情況下的穩(wěn)態(tài)磁場和短路事故時(shí)的暫態(tài)磁場兩種,特別是短路事故時(shí)的磁場對(duì)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(guān)和高壓柜手車在操作時(shí)產(chǎn)生的阻尼振蕩瞬變過程,也產(chǎn)生一定的磁場。4.無線通信、對(duì)講機(jī)等輻射電磁場對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)終端會(huì)產(chǎn)生一定的干擾,鐵路中繼站通常會(huì)和通信站在一處,通信發(fā)射塔對(duì)中繼站電力遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備的干擾比較大。

    (三)對(duì)通信線路的干擾

    1.鐵路變電所遠(yuǎn)動(dòng)終端的數(shù)據(jù)由串口通信經(jīng)雙絞線進(jìn)入車站通信站,再經(jīng)過轉(zhuǎn)換成光信號(hào)沿鐵通專用通信光纜送至電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心,遙信和遙控?cái)?shù)據(jù)在變電所到通信站的過程走的是電信號(hào),由于變電所高低壓進(jìn)出線纜很多,遠(yuǎn)動(dòng)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(shí)的振動(dòng)對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)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(chǎn)生干擾的振動(dòng)信號(hào),或負(fù)荷開關(guān)、斷路器、隔離開關(guān)等二次側(cè)產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)。

    二、干擾對(duì)電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)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(duì)較多,很容易影響到遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備,包括要害的CPU;模擬量輸入受干擾,可能會(huì)造成采樣數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤,影響精度和計(jì)量的準(zhǔn)確性,還可能會(huì)引起微機(jī)保護(hù)誤動(dòng)、損壞遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備和微機(jī)保護(hù)部分元器件;開關(guān)量輸入、輸出通道受干擾,可能會(huì)導(dǎo)致微機(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)終端判斷錯(cuò)誤,遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)試終端數(shù)據(jù)錯(cuò)誤遠(yuǎn)動(dòng)終端CPU受干擾會(huì)導(dǎo)致CPU工作不正常,無法正常工作,還可能會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)動(dòng)終端程序受到破壞。

    三、抗干擾設(shè)計(jì)分析

    (一)屏蔽措施

    1.高壓設(shè)備與遠(yuǎn)動(dòng)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(yīng)電壓。2.在選擇變電所和中繼站電力設(shè)備時(shí)盡量選設(shè)有專門屏蔽層的互感器,也有利于防止高頻干擾進(jìn)入遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備內(nèi)部。3.在遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備的輸入端子上對(duì)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(tǒng)接地設(shè)計(jì)

    1.一次系統(tǒng)接地主要是為了防雷、中性點(diǎn)接地、保護(hù)設(shè)備,合適的接地系統(tǒng)可以有效的保障設(shè)備安全運(yùn)行,對(duì)于斷路器柜接地處要增加接地扁鐵和接地極的數(shù)量,設(shè)備接地處增加增加接地網(wǎng)絡(luò)互接線,降低接地網(wǎng)中瞬變電位差,提高對(duì)二次設(shè)備的電磁兼容,減少對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)終端的干擾。2. 二次系統(tǒng)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(shè)備絕緣損壞或絕緣降低時(shí),遭受觸電危險(xiǎn)和保證設(shè)備安全,將設(shè)備外殼接地,接地線采用多股銅軟線,導(dǎo)電性好、接地牢固可靠,安全接地網(wǎng)可以和一次設(shè)備的接地網(wǎng)相連;工作接地是為了給電子設(shè)備、微機(jī)控制系統(tǒng)和保護(hù)裝置一個(gè)電位基準(zhǔn),保證其可靠運(yùn)行,防止地環(huán)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(yuǎn)動(dòng)終端微機(jī)電源地和數(shù)字地不與機(jī)殼外殼相連,這樣可以減小電源線同機(jī)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(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、可靠性。

    (三)采取良好的隔離措施

    1.為避免遠(yuǎn)動(dòng)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(jí)寄生電容耦合,隔離變壓器初級(jí)和次級(jí)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(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)開關(guān)量的輸入主要斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)的輔助觸點(diǎn)和電力調(diào)壓器分接頭位置等,開關(guān)量的輸出主要是對(duì)斷路器、負(fù)荷開關(guān)和電力調(diào)壓器分接頭的控制。3.信號(hào)電纜盡量避開電力電纜,在印刷遠(yuǎn)動(dòng)終端的電路板布線時(shí)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(nèi)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(cè)的干擾很難通過光耦送到另一側(cè)去,能有效地防止干擾從過程通道進(jìn)入主CPU。

    (四)濾波器的設(shè)計(jì)

    1.采用低通濾波去高次諧波。2.采用雙端對(duì)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(yīng)的數(shù)字濾波技術(shù)。

    (五)分散獨(dú)立功能塊供電,每個(gè)功能塊均設(shè)單獨(dú)的電壓過載保護(hù),不會(huì)因某塊穩(wěn)壓電源故障而使整個(gè)系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集抗干擾設(shè)計(jì)

    1.在信息量采集時(shí),取消專門的變送器屏柜,將變送器部分封裝在RTU內(nèi),減少中間環(huán)節(jié),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(cè)振動(dòng)而產(chǎn)生的誤遙信干擾信號(hào),并且還會(huì)產(chǎn)生尖脈沖信號(hào),也可能對(duì)遙信回路產(chǎn)生干擾誤遙信號(hào)。

    (七)過程通道抗干擾設(shè)計(jì)

    (八)印刷電路板設(shè)計(jì)。在印刷電路板設(shè)計(jì)中盡量將數(shù)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(tài)位的干擾設(shè)計(jì)

    (十)程序運(yùn)行失常的抗干擾設(shè)計(jì)

    (十一)單片機(jī)軟件的抗干擾設(shè)計(jì)

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

篇4

關(guān)鍵字：遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)；抗干擾

中圖分類號(hào)：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具有應(yīng)用性廣，易于生產(chǎn)等特點(diǎn)，但是系統(tǒng)中的各種干擾嚴(yán)重影響了其作用的發(fā)揮，也是設(shè)計(jì)生產(chǎn)者最關(guān)心，最難解決的問題之一。本文所做的抗干擾研究基于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)最常見的城市照明系統(tǒng)，帶有一定的普遍性，在此系統(tǒng)中的抗干擾措施應(yīng)用于其他系統(tǒng)也能得到較好的效果。本文分三部分，第一部分是對(duì)所研究的具體的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，路燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(duì)第二部分的各種干擾采取的抗干擾措施。

一、監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組成如圖1-1所示。MTU通過GPRS-Internet網(wǎng)絡(luò)采集實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、控制和信息管理。FTU安裝于遠(yuǎn)程終端，接收并執(zhí)行來自監(jiān)控中心主站端計(jì)算機(jī)（MTU）的命令，并能自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備異常事件及時(shí)將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳給MTU。

二、干擾的影響

可靠性是描述系統(tǒng)長期穩(wěn)定、正常運(yùn)行能力的一個(gè)通用概念，也是產(chǎn)品質(zhì)量在時(shí)間方面的特征表示。影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要因素包括內(nèi)部因素和外部的各種電氣干擾，以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、元件選擇、元件布局和外部環(huán)境等，主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面。

（一）數(shù)據(jù)采集誤差加大

干擾侵入微機(jī)系統(tǒng)測(cè)量單元模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)通道，疊加在有用信號(hào)之上，會(huì)使數(shù)據(jù)采集誤差加大，特別是當(dāng)傳感器輸出微弱信號(hào)時(shí)，干擾更加嚴(yán)重。

（二）控制狀態(tài)失靈

微機(jī)輸出的控制信號(hào)常依據(jù)某些條件的狀態(tài)輸入信號(hào)的邏輯處理結(jié)果，若這些輸入的狀態(tài)信號(hào)受到干擾，引入虛假狀態(tài)信號(hào)，將導(dǎo)致輸出控制失常。

（三）數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化

在混合信號(hào)處理器系統(tǒng)中，存放于RAM中的內(nèi)容受到干擾可能對(duì)系統(tǒng)造成不同的影響。

（四）程序運(yùn)行失常

外界干擾導(dǎo)致PC值的改變，程序?qū)?zhí)行一系列無意義的指令，最后進(jìn)入死循環(huán)，這將使輸出嚴(yán)重混亂或系統(tǒng)失靈。

三、抗干擾采取的一般措施

監(jiān)控終端線路板硬件電路的可靠運(yùn)行是整個(gè)系統(tǒng)得以正常工作的基礎(chǔ)，因此采用的抗干擾措施一般應(yīng)該包括元件的選型，電路原理圖的設(shè)計(jì)，以及在設(shè)計(jì)PCB板時(shí)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(yīng)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(shè)計(jì)和布線。對(duì)印刷電路板進(jìn)行了合理的分區(qū)，按單點(diǎn)接電源、單點(diǎn)接地的原則送電，每個(gè)區(qū)域的電源線、地線由該點(diǎn)分三路引出。噪聲元件與非噪聲元件要離得遠(yuǎn)一些。

（二）電源和地線設(shè)計(jì)

對(duì)于電源和地線的設(shè)計(jì)采用了如下幾種措施來提高系統(tǒng)的抗干擾性能：單獨(dú)設(shè)計(jì)模擬電源用于模擬部分供電，與噪聲較大的數(shù)字部分完全分開；擁有數(shù)字地和模擬地的模擬芯片，采用在模擬電源入口處單點(diǎn)接地的方式，盡量減少數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的干擾；為減小地線的公共阻抗，降低不同地線上的點(diǎn)的電位差異，盡可能得將地線加粗；在電路板進(jìn)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(shí)，電路板的地與機(jī)殼相連，這樣有利于防靜電、提高系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加粗了電源線的寬度，減少環(huán)路電阻。另外，盡量使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。

（三）采用隔離技術(shù)

為了減少監(jiān)控終端工作環(huán)境中引入各種干擾，就需要在監(jiān)控終端線路板與外界連接電路中進(jìn)行隔離。在采集外部模擬量時(shí)，選用互感器可以阻斷外部輸入信號(hào)與監(jiān)控終端線路板之間的電氣信號(hào)的直接連接，從而減少了外部干擾侵入可能性。對(duì)于高頻的干擾信號(hào)，經(jīng)過互感器后也將被大幅度衰減，從使得在送到信號(hào)處理電路中干擾信號(hào)得到降低。同樣，在開關(guān)量輸入和輸出信號(hào)處理時(shí)，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(jiān)控終端線路板與外部信號(hào)完全斷開電氣信號(hào)連接。在通信電路中，則采用變壓器隔離。

（四）硬件容錯(cuò)性設(shè)計(jì)

硬件電路的容錯(cuò)性是指在外部輸入誤信號(hào)，或者在輸出端所接的驅(qū)動(dòng)電路中有誤時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)錯(cuò)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(yán)格按照信號(hào)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(huán)系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于直流電源輸入進(jìn)行了整流，這樣無論所接電壓的極性如何，經(jīng)過整流橋輸出的信號(hào)總是能夠滿足系統(tǒng)的要求，從而起到保護(hù)系統(tǒng)電路的作用。

對(duì)于電路中經(jīng)常使用的RS-485通信。RS-485總線抗干擾的原因是因?yàn)樗捎貌罘謧鬏斝盘?hào)，從而達(dá)到抗共模干擾的作用。RS-485總線信號(hào)是由2根有極性的差分信號(hào)來傳輸?shù)?，也不能將其反接。一種常用的方法是對(duì)信號(hào)在發(fā)送以前進(jìn)行調(diào)制，得到無極性信號(hào)，然后再發(fā)送，這樣可以避免由于在電路連接過程中造成的信號(hào)反接現(xiàn)象。

（五）信號(hào)采集的數(shù)字濾波

使用的是算術(shù)平均值濾波法可以有效的過濾外界隨機(jī)信號(hào)。采用算術(shù)平均值濾波，采樣結(jié)果曲線平滑程度好，但如果采樣次數(shù)取值太大，雖然平滑度好，但是影響程序運(yùn)行時(shí)間。

（六）“看門狗”技術(shù)

除了采取防御和抑制干擾的各項(xiàng)措施外，還采用了MCU自帶的正常工作監(jiān)視器（通常稱為“看門狗”）來監(jiān)視MCU的工作狀況。通過不斷檢測(cè)程序循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，一旦發(fā)現(xiàn)程序循環(huán)時(shí)間超過最大循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，就認(rèn)為系統(tǒng)跑程序，需進(jìn)行出錯(cuò)處理。

（七）其他軟件抗干擾設(shè)計(jì)

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(guān)量輸出、設(shè)置軟件陷阱、軟件冗余、重要指令冗余、數(shù)據(jù)的保護(hù)與恢復(fù)技術(shù)和NOP的使用等。

參考文獻(xiàn)：

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論文摘要：目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，本文介紹了單片機(jī)的應(yīng)用并且根據(jù)自己的一些經(jīng)驗(yàn)談了單片機(jī)應(yīng)用過程中應(yīng)該掌握的幾個(gè)技巧。

目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，廣泛使用的各種智能IC卡等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。

一、單片機(jī)的特點(diǎn)應(yīng)用

單片機(jī)的特點(diǎn)主要有：高集成度，體積小，高可靠性；控制功能強(qiáng)；低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品；易擴(kuò)展；優(yōu)異的性能價(jià)格比。目前，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：辦公自動(dòng)化設(shè)備；單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用；在實(shí)時(shí)過程控制中的應(yīng)用；單片機(jī)在日常生活及家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用；在各類儀器儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測(cè)試的自動(dòng)化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比；在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用；商業(yè)營銷設(shè)備；單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用；汽車電子產(chǎn)品；航空航天系統(tǒng)和國防軍事、尖端武器等領(lǐng)域，單片機(jī)的應(yīng)用更是不言而喻。

二、單片機(jī)開發(fā)中的幾個(gè)基本技巧

在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)中，代碼的使用效率問題、單片機(jī)抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著。現(xiàn)歸納出單片機(jī)開發(fā)中應(yīng)掌握的幾個(gè)基本技巧。

1、如何減少程序中的bug。對(duì)于如何減少程序的bug，應(yīng)該先考慮系統(tǒng)運(yùn)行中應(yīng)考慮的超范圍管理參數(shù)如下。物理參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，它包括激勵(lì)參數(shù)、采集處理中的運(yùn)行參數(shù)和處理結(jié)束的結(jié)果參數(shù)。資源參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲(chǔ)單元長度、堆疊深度。應(yīng)用參數(shù)：這些應(yīng)用參數(shù)常表現(xiàn)為一些單片機(jī)、功能單元的應(yīng)用條件。過程參數(shù)：指系統(tǒng)運(yùn)行中的有序變化的參數(shù)。

2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢(shì)。如果使用C編程時(shí)，要達(dá)到最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗(yàn)一下每條C語言編譯以后對(duì)應(yīng)的匯編語言的語句行數(shù)，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時(shí)候，使用編譯效率最高的語句。各家的C編譯器都會(huì)有一定的差異，故編譯效率也會(huì)有所不同，優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)行時(shí)間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。對(duì)于復(fù)雜而開發(fā)時(shí)間緊的項(xiàng)目時(shí)，可以采用C語言，但前提是要求你對(duì)該MCU系統(tǒng)的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統(tǒng)所能支持的數(shù)據(jù)類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級(jí)語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統(tǒng)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(duì)這些特性不了解，那么調(diào)試起來問題就會(huì)很多，反而導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語言。

3、如何解決單片機(jī)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(jī)抗干擾能力夠不夠強(qiáng)了。在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時(shí)，軟件抗干擾以其設(shè)計(jì)靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機(jī)干擾最常見的現(xiàn)象就是復(fù)位；至于程序跑飛，其實(shí)也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài)；所以單片機(jī)軟件抗干擾最重要的是處理好復(fù)位狀態(tài)。一般單片機(jī)都會(huì)有一些標(biāo)志寄存器，可以用來判斷復(fù)位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標(biāo)志。在每次程序復(fù)位時(shí)，通過判斷這些標(biāo)志，可以判斷出不同的復(fù)位原因；還可以根據(jù)不同的標(biāo)志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運(yùn)行有連續(xù)性，用戶在使用時(shí)也不會(huì)察覺到程序被重新復(fù)位過。4、如何測(cè)試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成，對(duì)于不同的單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品會(huì)有不同的測(cè)試項(xiàng)目和方法，但是有一些是必須測(cè)試的：測(cè)試單片機(jī)軟件功能的完善性；上電、掉電測(cè)試；老化測(cè)試；ESD和EFT等測(cè)試。有時(shí)候，我們還可以模擬人為使用中，可能發(fā)生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機(jī)系統(tǒng)的接觸端口，由此測(cè)試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機(jī)系統(tǒng)工作，由此測(cè)試抗電磁干擾能力等。

綜上所述，單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。此外在開發(fā)和應(yīng)用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發(fā)揮它更加廣闊的用途。

參考文獻(xiàn)：

[1]何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990

篇6

[關(guān)鍵詞]心音呼吸音聽診器

一、概述

1.電子心音聽診器的研究背景與意義。聽診是臨床上廣泛應(yīng)用的一種診斷方法，聽診器的發(fā)明極大地推動(dòng)了醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展。對(duì)心音和呼吸音的聽診是心腦血管疾病和呼吸系統(tǒng)疾病主要診斷手段之一。因此臨床迫切需要一種準(zhǔn)確性高、波形實(shí)時(shí)顯示、能同時(shí)聽診心音、簡單易用、成本低、體積小的裝置，讓臨床醫(yī)生在心臟聽診的同時(shí)能看到相應(yīng)信號(hào)的波形圖，以便對(duì)病人的病變做出更加準(zhǔn)確的判斷，促進(jìn)心腦血管疾病和呼吸系統(tǒng)疾病的研究和診治。

2.心音聽診器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。心音信號(hào)的分析與研究主要在以下幾個(gè)方面：①對(duì)51(第一心音)和S2(第二心音)的生理病理研究；②對(duì)人工心臟瓣膜的無創(chuàng)傷檢測(cè)；③對(duì)心音微弱成分(第三心音和第四心音)的分析研究；④分析心臟雜音的頻率變化規(guī)律；⑤從一個(gè)心動(dòng)周期中定位提取心音成分；⑥對(duì)心音傳導(dǎo)機(jī)制建模。

在傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析方法基礎(chǔ)上，增加非平穩(wěn)信號(hào)分析方法。典型的心音時(shí)頗分析有短時(shí)傅立葉變換、自回歸模型、維格納分布、小波變換等，人們將這些方法應(yīng)用于第一心音分析、第二心音分析、心雜音分析，做了很多研究工作，取得了很好的成果。

3.心音產(chǎn)生機(jī)理和組成。心臟的瓣膜和大血管在血流沖擊下形成的振動(dòng)，以及心臟內(nèi)血流的加速與減速形成的湍流與渦流及其對(duì)心臟瓣膜、心房、室壁的作用所產(chǎn)生的振動(dòng)，再加上心肌在周期性的心血活動(dòng)作用下其剛性的迅速增加和減少形成的振動(dòng)，經(jīng)過心胸傳導(dǎo)系統(tǒng)到達(dá)體表形成了體表心音。心音中常包含心內(nèi)噪音、呼吸噪音、體表噪音和心胸系統(tǒng)傳播過程中產(chǎn)生的噪音。

4.本文研究的主要內(nèi)容。本文對(duì)該領(lǐng)域的研究背景、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了充分調(diào)研，對(duì)心音的形成機(jī)理進(jìn)行了深入研究，針對(duì)傳統(tǒng)聽診器的不足提出了電子心音聽診器的設(shè)計(jì)思想。

二、電子心音聽診器設(shè)計(jì)要求

1.心音信號(hào)技術(shù)指標(biāo)。心音幅值：30-6OmV；心音頻率：20-600HZ；心率：75次/分。

2.電子心音聽診器技術(shù)指標(biāo)。工作環(huán)境：溫度：+5-+4O℃，相對(duì)濕度：<80%；電源：電源適配器：+5V；

輸入方式：心音探頭各一個(gè)；輸出方式：耳機(jī)或音響輸出，示波器顯示；

濾波頻響：心音：20-15OHz；放大器增益：心音：100倍以上。

3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。易操作、低功耗、低成本、可靠性、便攜性、抗干擾。

三、電子心音聽診器內(nèi)部設(shè)計(jì)

1.心音探頭。(1)駐極體電容式傳聲器。當(dāng)聲波傳到振膜時(shí)，膜片發(fā)生相應(yīng)振動(dòng)，改變了電容器極板之間的距離，使電容量C發(fā)生相應(yīng)的變化，其兩端的電壓也相應(yīng)變化。由于R的阻值很大，充電電荷Q來不及變化，這樣就把聲能轉(zhuǎn)換成了電能。(2)駐極體電容式傳聲器腔體設(shè)計(jì)。傳聲器是心音和呼吸音檢測(cè)的關(guān)鍵部分之一，其性能直接影響心音和呼吸音信號(hào)的提取質(zhì)量。另一個(gè)影響心音和呼吸音信號(hào)提取質(zhì)量的重要因素是傳聲器與體表的聲禍合方式。當(dāng)用傳聲器檢測(cè)心音和呼吸音信號(hào)時(shí)，傳聲器與體表皮膚的耦合形式不同，會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來不同程度的影響。

本文使用傳統(tǒng)聽診器集音腔體，在導(dǎo)音橡皮管末端接駐極體電容式傳感器，完成心音探頭設(shè)計(jì)。

2.初級(jí)放大模塊。從心音呼吸音傳聲器輸出的是非常微弱的交流小信號(hào)，根據(jù)我們使用的駐極體電容式傳聲器的敏感度，心音信號(hào)的幅值為：30-60mV，這種大小的信號(hào)不能滿足濾波模塊的要求，必須進(jìn)行信號(hào)的放大處理。這里使用的是TI工公司生產(chǎn)的一款運(yùn)算放大器芯片LM358。

初級(jí)放大模塊電路。通過電阻、電容和+5V電源傳聲器供電；電容有兩個(gè)作用：作為隔直電容，使電容兩端直流電壓不會(huì)相互干擾，二作為耦合電容，交流小信號(hào)可以通過電容傳送給后面的運(yùn)算放大器，進(jìn)行電壓放大。

3.濾波模塊。心音的頻率范圍是20-600HZ，主要集中在20-15OHz范圍內(nèi)，信號(hào)的主要干擾源之一的工頻50Hz在心音的頻率范圍，所以我們可構(gòu)造低通-50Hz陷波濾波器網(wǎng)絡(luò)，截止頻率分別是0Hz和15OHz，中間濾除工頻50Hz對(duì)心音信號(hào)影響不大，20Hz以下基本為直流信號(hào)，對(duì)心音信號(hào)影響也可以忽略，所以不專門設(shè)計(jì)高通濾波器。

4.再放大模塊。在濾波模塊后我們又設(shè)置了再放大模塊，進(jìn)行信號(hào)的再放大處理，不會(huì)把一些干擾噪聲也同時(shí)放大，提高信號(hào)的信噪比。

在再放大模塊中我們?nèi)匀皇褂眠\(yùn)算放大器芯片LM358。

從再放大模塊出來的信號(hào)可分兩路：一路外接示波器進(jìn)行波形顯示，另一路送到功率放大模塊驅(qū)動(dòng)耳機(jī)。

5.功率放大模塊。電子心音聽診器其中一個(gè)最重要的功能就是實(shí)現(xiàn)對(duì)心音的聽診，幫助醫(yī)生診斷病情。然而心音信號(hào)經(jīng)過再放大模塊后，電壓幅值己經(jīng)達(dá)到示波顯示的要求，但它尚不能驅(qū)動(dòng)耳機(jī)發(fā)聲。必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大，才能實(shí)現(xiàn)聽診功能。

在這里我們使用NS公司生產(chǎn)的LM386作為集成功放電路，LM386的功能和特性作看參閱相關(guān)資料。

6.功率放大電路?？蓞⒄找话愕墓Ψ烹娐贰?/p>

四、設(shè)計(jì)瀏覽及展望

本論文主要完成電子心音聽診器的硬件設(shè)計(jì)，包括心音呼吸音探頭、初級(jí)放大模塊、濾波模塊、再放大模塊和功率放大模塊的設(shè)計(jì)。努力和研究，己經(jīng)完成了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

以后還可以在以下幾個(gè)方面作進(jìn)一步研究和努力：對(duì)該設(shè)計(jì)進(jìn)行數(shù)字化擴(kuò)展，包括液晶顯示波形，并可以對(duì)波形進(jìn)行存儲(chǔ)和回放。其次在本設(shè)計(jì)中，雖然對(duì)心音和呼吸音進(jìn)行了硬件低通和陷波濾波，消除了部分噪聲交叉干擾，但由于心音和噪音之間存在頻譜上的重疊，不能用硬件濾波的方法得到純正的心音和呼吸音信號(hào)。有研究者證明，可以用小波和自適應(yīng)濾波法來減少這種頻譜上重疊的干擾。今后需研究并設(shè)計(jì)出一套比較好的濾波去噪算法，得到相對(duì)純正的心音信號(hào)，使聽診更加準(zhǔn)確。

參考文獻(xiàn)：

[1]單亞婭，趙德安.新型可視電子聽診器的研制.微型機(jī)與應(yīng)用，2005.

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關(guān)鍵詞：控制電路 反饋 脈寬調(diào)制（PWM）

中圖分類號(hào)：TP303 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（a）-0041-02

1 控制器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

該設(shè)計(jì)考慮到小車移動(dòng)控制的需要，以及在以后可以采用無線遙控，故采用主從控制結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

1.1 控制芯片的選擇

C8051Fxxx系列器件使用Cygnal的專利CIP-51微控制器內(nèi)核。經(jīng)過性能比較，以及電機(jī)控制精度對(duì)芯片的需要，最終選定Cygnal公司的8位單片機(jī)C8051F0XX系列作為控制芯片。

1.2 驅(qū)動(dòng)芯片的選擇

對(duì)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)的控制我們采用了一種典型的電機(jī)控制電路。如圖2所示。三極管Q1、Q4導(dǎo)通而Q2、Q3關(guān)斷時(shí)，將會(huì)有電流從電機(jī)的左端流向右端，電機(jī)將會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)三極管Q2和Q3導(dǎo)通而Q1、Q4關(guān)斷時(shí)，電流將會(huì)從電機(jī)的右端流入，從左端流出。電流方向跟剛才的相反了，所以電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向跟剛才相反。當(dāng)Q1和Q2或Q3和Q4同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，電機(jī)就不轉(zhuǎn)動(dòng)。

1.3 電機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

整個(gè)硬件接口電路的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

1.3.1 控制電路設(shè)計(jì)

控制電路的設(shè)計(jì)首先需要根據(jù)電路對(duì)控制芯片C8051F005進(jìn)行引腳分配。CygnalC8051F005每個(gè)端口I/O引腳都可以被配置為推挽或漏極開路輸出。在標(biāo)準(zhǔn)8051中固定的“弱上拉”可以被禁止，這為低功耗應(yīng)用提供了進(jìn)一步節(jié)電的能力。

因?yàn)殡姍C(jī)的工作電壓是24 V，且在工作的過程中容易產(chǎn)生電磁干擾，單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)驅(qū)動(dòng)芯片的控制信號(hào)需要通過光耦合電路傳輸。故采用光電耦合元件傳遞開關(guān)信號(hào)，本設(shè)計(jì)采用TOSHIBA的光電耦合器TLP521-4傳遞開關(guān)信號(hào)。

1.3.2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)采用LMD18245芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，由于電機(jī)電流的跳變或換向經(jīng)常出現(xiàn)，因此電源線上也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)尖峰電壓或浪涌電流。在電路實(shí)際設(shè)計(jì)中，常采用在芯片的電源端并聯(lián)高頻陶瓷濾波電容及大容量鋁電解電容的方法消除尖峰脈沖及浪涌電流。通常陶瓷電容的容值設(shè)定為1μF左右;鋁電解電容的大小設(shè)置為每安培負(fù)載電流100μF左右。

1.3.3 電源及其監(jiān)控電路

由于需要對(duì)單片機(jī)控制電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路分別供給5V、3V和24電源，而我們決定使用的是24V蓄電池，因此必須通過轉(zhuǎn)換電路獲得5V電源。+24V變?yōu)?5V，電源電路設(shè)計(jì)原理圖4和電源的監(jiān)控電路見圖5。

在輸入端需要并聯(lián)兩個(gè)4700 u和0.1 u的電容，4700 u的電容起到抗干擾，防電壓沖擊作用;0.1 u電容起到濾波作用;5V輸出端并聯(lián)一個(gè)100 u電容起到抗干擾和防止沖擊電壓的作用。為了防止電流過大燒壞DC-DC模塊，在電路輸入輸出端都加裝兩個(gè)2A的保險(xiǎn)絲。

通過同時(shí)調(diào)節(jié)兩個(gè)變阻器，可使到當(dāng)電源電壓大于24 V時(shí)，比較器U_JKB的反相輸入電壓比正相輸入電壓的值小，比較器輸出為高電平，監(jiān)控?zé)袅?當(dāng)電源電壓小于24 V時(shí)，比較器的反相輸入電壓比正相輸入電壓的值要大，比較器輸出為低電平，監(jiān)控?zé)舨涣痢?/p>

2 結(jié)語

該論文在進(jìn)行大量移動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制器設(shè)計(jì)調(diào)研的基礎(chǔ)上移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)使用的電機(jī)數(shù)量少，轉(zhuǎn)向靈活，整體結(jié)構(gòu)可以在三個(gè)平面內(nèi)活動(dòng)使得其對(duì)地形的適應(yīng)能力相應(yīng)提高，就移動(dòng)機(jī)構(gòu)的地形適應(yīng)性和相應(yīng)的控制器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，在該控制器的設(shè)計(jì)中，還存在著諸多不足之處和可以繼續(xù)研究的地方，

參考文獻(xiàn)

[1] 彭鴻才.電機(jī)原理及拖動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

[2] 陳傳碩，田麗華.PID控制參數(shù)的整定方法[J].長春郵電學(xué)院學(xué)報(bào)，1994，12（l）：9-16.

[3] 陶永華，尹怡欣，葛蘆生新型PID控制及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

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關(guān)鍵詞：霍爾元器件，AT89C51，I2C協(xié)議

 

1 引言

車用儀表作為汽車的一個(gè)重要組成部分，使駕駛員能夠迅速地掌握行駛信息，及時(shí)有效地采取相應(yīng)操作，保證車輛正常安全工作。目前，在我國汽車電子市場中，70%以上的份額為國外企業(yè)的產(chǎn)品，國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品所占市場份額不足30%，絕大部分車輛儀表仍以模擬式為主。由于模擬儀表表頭的體積較大、指示內(nèi)容單一，使得儀表顯示系統(tǒng)占用了較大的空間，影響了車輛內(nèi)飾的美觀；另外，模擬儀表故障率高，降低了車輛行使的安全系數(shù)，增加了維護(hù)費(fèi)用。現(xiàn)代車輛儀表系統(tǒng)不僅要求儀表耐用、耐振、指示準(zhǔn)確、讀數(shù)方便以及受溫度、濕度的影響小，還要求輕巧、舒適、美觀并具有良好的互換性。而車用數(shù)字儀表恰恰滿足了這些要求。本文提出用51系列單片機(jī)和新型傳感器等對(duì)傳統(tǒng)車用儀表進(jìn)行改進(jìn)的新型數(shù)字儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

2 車用數(shù)字儀表硬件電路設(shè)計(jì)

車用數(shù)字儀表主要由五個(gè)部分組成，即CPU主控制模塊、溫度采集模塊、速度采集模塊、E2PROM存儲(chǔ)器模塊以及LCD顯示模塊。

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

作為車用儀表，其基本功能即為向用戶提供車速、里程、車內(nèi)溫度等信息。從技術(shù)上說，其工作流程應(yīng)為：系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，單片機(jī)軟件初始化，從0000H開始執(zhí)行程序，開中斷，單片機(jī)按工作周期輸入霍爾傳感器、溫度傳感器信號(hào)并進(jìn)行處理，計(jì)算出行駛實(shí)時(shí)車速、行駛里程，并開中斷，與溫度數(shù)據(jù)一起輸出到LCD顯示模塊AT1602A顯示，且將里程信息存儲(chǔ)信息到E2PROM存儲(chǔ)器中。同時(shí)，為減少電磁干擾，采用抗干擾電源、光電隔離等措施保證系統(tǒng)正常穩(wěn)定地運(yùn)行[1]。

圖2.1給出了基于AT89C51單片機(jī)的車用數(shù)字儀表系統(tǒng)的框圖，本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部份協(xié)調(diào)完成。整個(gè)系統(tǒng)主要包括：AT89C51控制模塊、LCD顯示模塊TC1602A、溫度傳感器模塊DS18B20、霍爾傳感器模塊A44E及E2PROM存儲(chǔ)器模塊AT24C02。其中AT89C51主要完成外圍硬件的控制以及信息處理功能；溫度傳感器完成溫度信號(hào)的采樣及轉(zhuǎn)換；霍爾元件采集汽車行駛的圈脈沖信號(hào)；E2PROM存儲(chǔ)器模塊存儲(chǔ)當(dāng)前里程信息；LCD顯示模塊TC1602A完成字符/數(shù)字轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)及顯示功能。

2.1.1系統(tǒng)保護(hù)

圖2.1 基于單片機(jī)的車用數(shù)字儀表系統(tǒng)框圖

一個(gè)穩(wěn)定而完善的系統(tǒng)離不開一套完整的保護(hù)控制方案。這里根據(jù)單片機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)將其運(yùn)行中可能出現(xiàn)的故障及相應(yīng)控制措施列表如表2.1所示。

表 2.1 系統(tǒng)故障及相應(yīng)措施

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【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化程度；提高熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性

0.前言

熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)要求，其功能不斷增強(qiáng)，應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大，但同時(shí)這也使得系統(tǒng)故障率迅速增加。不論系統(tǒng)運(yùn)行過程中哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會(huì)使生產(chǎn)造成不可挽回的損失。在此情況下，如何提高熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性成為了電廠要解決的首要問題。

1.針對(duì)熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性研究背景的分析

隨著DCS覆蓋機(jī)、電、爐運(yùn)行參數(shù)的增加，監(jiān)控功能和范圍的不斷擴(kuò)大以及機(jī)組運(yùn)行特點(diǎn)的改變，熱工調(diào)試自動(dòng)化設(shè)備已經(jīng)成為決定機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主導(dǎo)因素。電力生產(chǎn)單位在面臨市場競爭劇烈和安全考核風(fēng)險(xiǎn)提高的雙重壓力下，應(yīng)堅(jiān)持“安全生產(chǎn)，預(yù)防為主”的電力生產(chǎn)方針，以企業(yè)的最大利益為優(yōu)先原則，從提高電廠熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)的可依靠性入手，保證熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。然而熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，稍有不慎便會(huì)導(dǎo)致熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)處在一個(gè)非理想的狀態(tài)，而且在受到應(yīng)用環(huán)境、時(shí)間等影響后，會(huì)產(chǎn)生一定的安全問題。因此如何通過科學(xué)的基礎(chǔ)管理，確保所監(jiān)控的參數(shù)準(zhǔn)確、系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性成為了熱工安全生產(chǎn)工作中的首要任務(wù)。

2.與熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性有關(guān)的因素

2.1控制軟硬件不合理以及控制邏輯的漏洞

熱工調(diào)試自動(dòng)化設(shè)備和控制邏輯的正確與完善，是大機(jī)組安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。只有在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中保證高質(zhì)量的軟硬件和合理的邏輯控制才能夠確保熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性。很多電廠機(jī)組跳閘的主要原因就是是控制邏輯的不合理，這嚴(yán)重影響著生產(chǎn)的安全性。目前大多數(shù)電廠所采用的機(jī)組及邏輯控制系統(tǒng)，基本上都是隨各機(jī)組的DCS控制系統(tǒng)從國外引進(jìn)的。雖說其各有特點(diǎn)，但是技術(shù)層面上差異較大，因此必須尋求合理的配備，以保證機(jī)組的運(yùn)行安全和產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

2.2使有效信號(hào)的可靠性降低的干擾信號(hào)

抗干擾能力在很大程度上說明了熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠與否，提高抗干擾能力是保障熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的重要手段。由于電廠的熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)所處的環(huán)境較為復(fù)雜，并且存在著大量的干擾，嚴(yán)重影響了電工控制系統(tǒng)的測(cè)量精度，使控制無法實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成保護(hù)誤動(dòng)，損壞設(shè)備，甚至致使工廠停產(chǎn)并造成人員傷害。因而必須找到引起干擾的原因，釆取有效措施，提出各種防范對(duì)策。

2.3不夠完善的熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)故障應(yīng)急預(yù)案和設(shè)備管理制度

各電廠編寫的《熱控故障應(yīng)急處理預(yù)案》內(nèi)容參差不齊，有的內(nèi)容不能滿足故障時(shí)的處理需求，起不到指導(dǎo)作用；有的無預(yù)案，多數(shù)是憑著運(yùn)行和檢修人員的經(jīng)驗(yàn)處理，結(jié)果發(fā)生了一些本可避免的機(jī)組跳閘。同時(shí)機(jī)組員工的素質(zhì)也對(duì)生產(chǎn)有著很重要的影響。例如，有很多機(jī)組的跳閘是因?yàn)閱T工的實(shí)際操作不當(dāng)引起的，并不是其向上級(jí)反映的設(shè)備功能不好引起的。有的機(jī)組出現(xiàn)異常，運(yùn)行人員操作手忙腳亂，本可以不停機(jī)的停了機(jī)，本該停機(jī)的未停機(jī)，從而引發(fā)了一系列生產(chǎn)事故，甚至更嚴(yán)重的后果。此外，還有很多發(fā)電廠在采購設(shè)備前，并沒有提前對(duì)這些設(shè)備質(zhì)量的好壞進(jìn)行了解，從而采購了很多不符合生產(chǎn)要求的設(shè)備，大大影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和設(shè)備運(yùn)行的安全。因此電廠必須制定合理的儀表檢驗(yàn)周期，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的管理。

3.提高熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的方法

3.1控制軟硬件的合理配置和邏輯的優(yōu)化

熱工保護(hù)及輔機(jī)控制是熱工調(diào)試自動(dòng)化控制系統(tǒng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。而熱控的誤動(dòng)和機(jī)組的跳閘大部分是輔機(jī)控制邏輯的不完善和不正確造成的。因此必須減少控制系統(tǒng)軟硬件的低配置，并且加強(qiáng)對(duì)控制邏輯系統(tǒng)的完善?？刂七壿嫷母倪M(jìn)應(yīng)進(jìn)行綜合比較和整體優(yōu)化，充分采用容錯(cuò)邏輯設(shè)計(jì)方法，對(duì)運(yùn)行中容易出現(xiàn)故障的這類設(shè)備，從控制邏輯上進(jìn)行優(yōu)化和完善，通過預(yù)先設(shè)置的邏輯措施來降低或避免整個(gè)控制邏輯的失效，只有這樣才能形成系統(tǒng)性的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，也便于推廣。

3.2提高采集信號(hào)的可靠性、加強(qiáng)對(duì)干擾信號(hào)的抑制

抗干擾能力是熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)的重要措施和手段，直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的干擾輕則影響測(cè)量的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備故障或機(jī)組跳閘。因此，我們?cè)谏a(chǎn)過程中應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到抑制干擾信號(hào)的重要性，歸納總結(jié)電力生產(chǎn)中實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，提出各種防范對(duì)策，確保電力機(jī)組的安全正常運(yùn)行。在熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)生產(chǎn)中產(chǎn)生的干擾大多數(shù)與工程設(shè)計(jì)、現(xiàn)場的安裝設(shè)施和生產(chǎn)維護(hù)等因素有關(guān)。針對(duì)這幾種影響因素，實(shí)際生產(chǎn)中已有多種抑制干擾的方法被總結(jié)了出來，如消除或抑制干擾源、切斷引入干擾途徑、提高設(shè)備本身抗干擾性能等。但就目前而言，抑制干擾、提高熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性最常采用的方法是接地技術(shù)， 它可以提高所采集信號(hào)的可靠性。但是這種方法也有弊端，因接地有誤引起的熱工系統(tǒng)異常也時(shí)有發(fā)生，而且接地只能抑制干擾的影響，并不能阻止設(shè)備向外放出干擾。在電力事業(yè)迅速發(fā)展的今天，找到抑制干擾的新方法迫在眉睫。

3.3完善熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)故障應(yīng)急預(yù)案和設(shè)備管理制度

電廠預(yù)案故障應(yīng)急預(yù)案和設(shè)備管理制度或多或少都有些，但是不完整，不同的電廠之間缺乏交流故無法得到統(tǒng)一。為減少機(jī)組的誤停機(jī)次數(shù)，應(yīng)統(tǒng)一編寫系統(tǒng)故障應(yīng)急處理方案，當(dāng)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)緊急情況時(shí)要啟動(dòng)緊急預(yù)案，保證系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的安全，防止出現(xiàn)安全事故，以及提高事故發(fā)生后對(duì)事故的處理能力。其次，電廠應(yīng)該具備完善的管理制度，加強(qiáng)對(duì)購進(jìn)設(shè)備的質(zhì)量檢驗(yàn)，確定合理的檢驗(yàn)周期，確保設(shè)備安全有效的運(yùn)行。最后，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)機(jī)組員工的操作培訓(xùn)，定期組織員工進(jìn)行熱工調(diào)試自動(dòng)控制系統(tǒng)故障應(yīng)急處理演練，加強(qiáng)電廠之間的交流，可定期舉辦交流論壇會(huì)，實(shí)現(xiàn)各電廠專業(yè)人員的互動(dòng)，從而更加完善電廠的生產(chǎn)系統(tǒng)，有效提高控制系統(tǒng)的可靠性。

4.結(jié)語

提高熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性，是一個(gè)系統(tǒng)工程 ?？v觀制約熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的種種因素，熱工調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)革新亟待進(jìn)行。本論文只是一個(gè)起點(diǎn)，希望能夠引起行業(yè)同仁們的關(guān)注和重視，以期減少電廠所面臨的諸多安全隱患。希望各電力能從提高熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性著手，開展深入的技術(shù)研究工作，使機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]車朝瑞.淺談大型火電廠的熱工自動(dòng)化水平[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2009.

篇10

摘要：電磁兼容是現(xiàn)代自動(dòng)化裝置抗電磁干擾能力方面非常關(guān)注的目標(biāo)。文章提出了許多提高產(chǎn)品抗電磁干擾能力的措施。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化裝置抗干擾措施

干擾的存在具有普遍性，根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境和自動(dòng)化裝置發(fā)展的實(shí)際情況，現(xiàn)在很多產(chǎn)品在“靜電放電干擾、快速瞬變干擾和輻射電磁場干擾”方面實(shí)際上都沒有很好辦法，有些產(chǎn)品對(duì)電磁干擾還非常敏感，拒動(dòng)、誤動(dòng)、死機(jī)、改變定值等現(xiàn)象都有發(fā)生。因此，自動(dòng)化裝置抗電磁干擾能力的提高，仍然需各位專業(yè)人士艱苦努力。電磁兼容是現(xiàn)代自動(dòng)化裝置抗電磁干擾能力方面非常關(guān)注的目標(biāo)。

1靜電放電的干擾防護(hù)

靜電放電干擾試驗(yàn)，主要是模擬人體帶靜電以后，操作自動(dòng)化裝置時(shí)，將產(chǎn)生靜電放電現(xiàn)象，對(duì)保護(hù)裝置造成影響和破壞，其防護(hù)措施簡述如下：

1.1面板上的開關(guān)、撥碼開關(guān)、信號(hào)燈、按鈕、液晶顯示屏都有可能將靜電放電干擾引入到裝置內(nèi)部，引起裝置內(nèi)部電路元器件的失效和損壞，所以沒有必須的話，盡量少放，對(duì)于的必須的液晶顯示屏等都應(yīng)該認(rèn)真的考慮硬件、軟件方面的防護(hù)，在這方面應(yīng)該注意兩點(diǎn)：

1.1.1面板和器件都要可靠接地，使靜電放電電流有一個(gè)良好的接地通道，因?yàn)閷?duì)于脆弱的裝置，靜電放電過程中放電火花產(chǎn)生的高頻輻射干擾，可能引起裝置的混亂和誤動(dòng)。

1.1.2器件內(nèi)部電路與金屬外殼的電氣間隙要足夠大。使高壓靜電不至于由于間隙過小產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象，進(jìn)入器件的內(nèi)部電路。

1.2裝置采用整體式金屬機(jī)殼、整體式金屬面板，比插件式金屬面板要好得多。

1.2.1因?yàn)闄C(jī)箱外殼整體面板，容易可靠接地，但采用了整體金屬面板，還要設(shè)計(jì)專門的接地線，僅僅依靠金屬面板的固定螺釘或面板與機(jī)箱的金屬鉸鏈實(shí)現(xiàn)接地，這樣很不可靠，很容易在靜電放電干擾過程中出問題，金屬面板上要有專門的接地螺釘或其它措施通過專用接地線實(shí)現(xiàn)可靠接地。

1.2.2插件式面板、接地困難，常常只能夠靠面板背面與機(jī)箱框架的接觸實(shí)現(xiàn)接地連結(jié)，面板上噴漆的漆膜或鋁型材的氧化膜都不導(dǎo)電，且很難清除。無法保證面板與金屬機(jī)箱框架之間形成良好的電接觸。

1.2.3如果通過插件印制板布排專門的面板接地線，往往是得不償失，很可能把靜電放電過程中產(chǎn)生的高電壓大電流直接引入到印制板上一一形成“干擾地線”，使裝置抗靜電放電干擾的能力更加脆弱。同時(shí)該地線還有可能對(duì)一些導(dǎo)電回路的絕緣性能帶來不利的影響。

1.3對(duì)整體面板最好能實(shí)行整體面膜覆蓋。對(duì)整體面板實(shí)行面膜覆蓋，可將面板上的顯示器、信號(hào)燈、按鍵等等都保護(hù)起采，只要面膜的強(qiáng)度足夠高(一般的絕緣面膜都能滿足要求)，當(dāng)把靜電高壓施加到面膜上時(shí)，根本就沒有放電現(xiàn)象發(fā)生，也就不會(huì)有靜電放電干擾了。

2瞬變干擾的防護(hù)

2.1瞬變干擾的特點(diǎn)快速瞬變干擾脈沖的主要特點(diǎn)是幅值高，前沿陡，脈沖尖，重復(fù)率高。由于快速瞬變脈沖的特點(diǎn)，其干擾傳播方式雖以傳導(dǎo)為主，但由于其頻譜帶寬所致利用分布電容也是其重要傳播方式之一，還有一部分是通過空間輻射進(jìn)行干擾，可見要求我們產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員對(duì)裝置進(jìn)行全面考慮，整體防護(hù)。

2.2印制板和電路布局多層印制板的選用是抑制干擾的一個(gè)很好手段，其電源回路具有很大的板間電容，可抑制電源上的各種干擾脈沖，器件間的布線也更簡潔、短少、方便，可大大減少各回路間的串?dāng)_耦合。

如選用雙面板進(jìn)行布線，則更要對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行仔細(xì)推敲，精心布置，其主要原則是易引進(jìn)干擾的器件和布線，一定要遠(yuǎn)離易受干擾的器件和布線，在電路中起隔離作用器件的進(jìn)線和出線要分開。如光電耦合器的輸入和輸出的布線一定要盡可能的分開，繼電器線圈和接點(diǎn)的布線也要遠(yuǎn)離，PT、CT的進(jìn)出線更要嚴(yán)格分離”

2.3裝置輸入、輸出回路的配線和布線自動(dòng)化裝置的特點(diǎn)是有大量的輸入、輸出回路，，如電源回路、電壓回路、電流回路，開入回路、開出回路等，由于整屏布線時(shí)很難把他們一一分開，分別布置，它們常常都是捆扎在一起，由電纜通過各種溝、槽通道連到各個(gè)取樣點(diǎn)或控制點(diǎn)，因此，通過分布電容的鍋臺(tái)，各個(gè)輸入、輸出回路，都可能會(huì)引入干擾。對(duì)這樣的輸入、輸出線，在裝置內(nèi)部的布線一定要精心安排，進(jìn)入裝置后要盡快進(jìn)入隔離器件，如PT、CT、開關(guān)電源、光耦等，布線越短越好，不能與裝置內(nèi)插件間的連線捆扎在一起或混排交叉。對(duì)裝置內(nèi)一些必需的軟引線也應(yīng)采取措施，如各個(gè)回路采用單獨(dú)緊密絞合——雙較線。正確的布線也是—種很有效的抗干擾措施，它能大大降低干擾，不需增加工程序和成本，卻可收到滿意的抗干擾效果，希望大家能夠?qū)Υ私o予足夠的關(guān)注。

2.4開關(guān)電源開關(guān)電源對(duì)電源回路的干擾有一定的隔離作用。但開關(guān)電源的進(jìn)出線一定要分開布線，有的裝置裝有電源開關(guān)，并把電源開關(guān)布置在面板上，對(duì)這樣的設(shè)計(jì)一定要小心安排，首先開關(guān)連線要取在電源濾波器(開關(guān)電源的內(nèi)部濾波器)的后面，面板開關(guān)的線一定要相對(duì)“干凈”一些，最好選用屏蔽線，其次，開關(guān)引線不能5V、-15V、24V面板指示燈線捆扎或布排在一起，以減少輸入／輸出間的干擾耦合，許多開關(guān)電源中的輸入回路、輸出回路與接地線間都接有抗干擾電容，其中輸出回路的對(duì)地電容有時(shí)可能會(huì)對(duì)裝置的抗干擾效果帶來不利的影響，因?yàn)榻拥鼐€并不是“純的接地”？輸入回路上的干擾信號(hào)會(huì)通過輸入對(duì)地電容進(jìn)入地線，再經(jīng)過輸出電容進(jìn)入輸出回路。從而引入干擾，必要時(shí)可拆除輸出回路的對(duì)地電容，使內(nèi)部電路與“地”徹底隔離，真正浮起來。

2.5濾波器的選用有的濾波器對(duì)快速瞬變干擾有明顯的抑制作用，它是提高裝置抗干擾水平最簡單，最有效的方法之一。但是濾波器的最終效果與濾波器的選用和安裝關(guān)系密切。一個(gè)好的濾波器很可能因?yàn)榘惭b不當(dāng)而起不到應(yīng)有的作用。濾波器應(yīng)直接安裝在裝置上，并按濾波器的使用要求進(jìn)行安裝布線，這樣才能使濾波器發(fā)揮應(yīng)有的作用，如只能將濾波器安裝在屏架上，則需設(shè)計(jì)人員和安裝人員認(rèn)真安排，精心施工，濾波器的輸入線和輸出線一定要分開，輸出線和其它可能產(chǎn)生干擾的回路一定要遠(yuǎn)離，輸出線越短越好，防止在外暴露過長，重新接收或鍋臺(tái)干擾，濾波器的外殼要良好接地，以保證其濾波效果。另一方面，前面提到自動(dòng)化裝置的特點(diǎn)是輸入、輸出回路特別多，常常捆扎在一起，任一回路防護(hù)不當(dāng)都有可能使干擾竄入裝置內(nèi)部，所以在濾波器的選擇上應(yīng)選用有較多回路的組合濾波器對(duì)眾多回路同時(shí)進(jìn)行防護(hù)，也可通過試驗(yàn)只對(duì)一些敏感回路進(jìn)行濾波防護(hù)。當(dāng)然如能通過元器件的選用，印制板電路、元器件的布局，各個(gè)接地回路的安排處理，以及軟件上的各種措施等，使裝置的各個(gè)回路對(duì)干擾都不敏感，也就無需使用外掛濾波器，這就是最好的結(jié)果。

3電磁場干擾的防護(hù)

輻射電磁場干擾的防護(hù)相對(duì)來說要容易一些，尤其是有金屬機(jī)箱的微機(jī)型產(chǎn)品更容易，其防護(hù)注意點(diǎn)就是做好屏蔽接地；抗輻射電磁干擾所要做的就是選擇金屬機(jī)箱，保證機(jī)箱整體電氣連結(jié)良好并可靠接地，裝置面板上的開孔不能夠太大、機(jī)箱上的散熱孔應(yīng)開成圓形小孔(圓孔比長孔屏蔽效果好)，這樣才能使機(jī)箱起到應(yīng)有的屏蔽效果。