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1、,计算机控制技术小班讨论课组员：赵燕妮（304）何洁（304）魏雪（305）龚娟（304,讨论计算机控制系统中的抗干扰技术（软件抗干扰、硬件抗干扰）。,所谓干扰，就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。干扰的来源一般有：,1 外部干扰:指那些与系统结构无关，而是由外界环境因素决定的，主要是空间电与磁的影响，环境温度，湿度等气象条件也是外来干扰。,电源电网的波动、大型用电设备的启停、高压设备和电磁开关的电磁辐射、传输电缆的共模干扰等。,2 内部干扰：是由系统结构，制造工艺等决定的。,系统的软件干扰、分布电容或分布电感产生的干扰、多点接地造成的电位差给系统带来的影响，长线传输
2、的波反射，元器件产生的噪声。,干扰的形式,1 共模干扰：共模干扰是在电路输入端相对公共接地点同时出现的干扰，也称为共态干扰、对地干扰、纵向干扰、同向干扰等。,2 串模干扰：串模干扰就是指串联叠加在工作信号上的干扰，也称之为正态干扰、常态干扰、横向干扰等。,硬件抗干扰技术 1、共模干扰的抑制 2、串模干扰的抑制 3、长线传输干扰的抑制 4、CPU抗干扰技术,1、共模干扰的抑制（1）变压器隔离（2）光电隔离（3）浮地屏蔽（4）采用具有高共模抑制比的仪表,（1）变压器隔离变压器隔离：利用变压器把模拟信号电路与数字信号电路隔离开来，也就是把模拟地与数字地断开，以使共模干扰电压不成回路，从而抑制了共模干
3、扰。,（2）光电隔离光电隔离:光电隔离是利用光电耦合器完成信号的传送，实现电路的隔离。,（3）浮地屏蔽浮地屏蔽：采用浮地输入双层屏蔽放大器来抑制共模干扰。所谓浮地，就是利用屏蔽方法使信号的“模拟地”浮空，从而达到抑制共模干扰的目的。,（4）采用具有高共模抑制比的仪表采用具有高共模抑制比的仪表放大器作为输入放大器：仪表放大器具有共模抑制能力强、输入阻抗高、漂移低、增益可调等优点，是一种专门用来分离共模干扰与有用信号的器件。,2、串模干扰的抑制（1）在输入回路中接入模拟滤波器（2）使用双积分式A/D转换器（3）采用双绞线作为信号线（4）电流传送（5）对信号提早处理（6）选择合理的逻辑器件来抑制。,
4、（1）在输入回路中接入模拟滤波器如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通滤波器来抑制高频串模干扰；如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器来抑制低频串模干扰；如果串模干扰频率落在被测信号频谱的两侧，应采用带通滤波器。,（2）使用双积分式A/D转换器 当尖峰型串模干扰为主要干扰时，使用双积分式A/D转换器，或在软件上采用判断滤波的方法加以消除。双积分式A/D转换器对输入信号的平均值而不是瞬时值进行转换，所以对尖峰干扰具有抑制能力。如果取积分周期等于主要串模干扰的周期或为主要串模干扰周期的整数倍，则通过积分比较变换后，对串模干扰有更好的抑制效果。,（3）采用双绞线作为信号线若串模
5、干扰和被测信号的频率相当，则很难用滤波的方法消除。此时，必须采用其它措施，消除干扰源。通常可在信号源到计算机之间选用带屏蔽层的双绞线或同轴电缆，并确保接地正确可靠。采用双绞线作为信号引线的目的是减少电磁。双绞线能使各个小环路的感应电势相互抵消。一般双绞线的节距越小抗干扰能力越强。,（4）电流传送当传感器信号距离主机很远时很容易引入干扰。如果在传感器出口处将被测信号由电压转换为电流，以电流形式传送信号，将大大提高信噪比，从而提高传输过程中的抗干扰能力。,（5）对信号提早处理1、电磁感应造成的串模干扰，对被测信号尽可能的进行前置放大，从而达到提高回路中信号噪声比的目的；2、尽可能早的完成A/D转换
6、或者采取隔离和屏蔽措施。,（6）选择合理的逻辑器件来抑制。1、采用高抗扰度逻辑器件，通过高阈值电平来抑制低噪声的干扰；2、采用低速的逻辑器件来抑制高频干扰,长线传输干扰的抑制1.信号在长线中传输时会遇到三个问题：（1）长线传输易受到外界干扰；（2）具有信号延时；（3）高速度变化的信号在长线中传输时，还会出现波反射现象。2.抗干扰措施：采用带有屏蔽的双绞线可以在很大程度上减少空间电磁场的干扰；采用终端阻抗匹配或始端阻抗匹配，可以消除长线传输中的波反射或者把它抑制到最低限度。,CPU抗干扰技术 计算机控制系统的CPU抗干扰措施常常采用watchdog（看门狗）、电源监控、复位等方法。这些可用微处理
7、监控电路MAX1232来实现。,软件抗干扰技术,为了提高工业控制的可靠性仅靠硬件抗干扰措施是不够的，需要进一步借助于软件措施来克服某些干扰。主要的软件抗干扰技术：1数字滤波方法2开关量软件抗干扰措施3软件冗余技术4程序运行失常的软件抗干扰,1、数字滤波方法所谓数字滤波，就是通过一定的计算或判断程序减少干扰在有用信号中的比重。故实质上它是一种程序滤波。数字滤波与模拟滤波器相比，有以下几个优点：(1)数字滤波是用程序实现的，不需要增加硬件设备，可靠性高，稳定性好(2)数字滤波可以对频率很低的信号实现滤波，克服了模拟滤波器的缺陷；(3)数字滤波器可根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数，具有灵
8、活、方便、功能强的特点。,2、开关量软件抗干扰措施开关量(数字量)信号输入抗干扰措施2.开关量(数字量)信号输出抗干扰措施,3、软件冗余技术1.数据冗余 RAM数据冗余就是将要保护的原始数据在另外两个区域同时存放，建立两个备份。2.程序冗余 当CPU受到干扰后，往往将一些操作数当作指令码来执行，引起程序混乱。因此，我们应多采用单字节指令，并在关键的地方人为地插入一些单字节指令(NOP)或将有效单字节指令重复书写，这便是软件冗余,4、程序运行失常的软件抗干扰1.设置软件陷阱 所谓软件陷阱，就是一条引导指令，强行将捕获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错处理的程序。软件陷阱安排在以下4种地方：（1）未使用的中断向量区；(2)未使用的大片ROM空间；(3)表格；(4)程序区。2.设置监视跟踪定时器 监视跟踪定时器，也称为看门狗定时器(Watchdog)，可以使陷入“死机”的系统产生复位，重新启动程序运行。,谢谢大家,
