抗干扰设计论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇抗干扰设计论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

 

前言

单片机控制系统在实验室反复实验都可以得到很好的预期效果,然而把系统放到实际现场运行时却不能工作。论文大全，遥控系统抗干扰分析。原因是工作现场比实验室环境恶劣,系统受到了各种各样的干扰,加之构成系统的元器件本身方面存在的可靠性，以及系统本身各部分之间的相互耦合因素等原因，系统必须增加一些有效的抗干扰措施才能正常运行。论文大全，遥控系统抗干扰分析。据工作经验之谈，有时存在后期的抗干扰工作往往会比前期的设计工作还要艰巨,花费的时间也需要得更多,所以说抗干扰技术是非常重要,关于在抗干扰措施是否能够运用得恰当方面，其直接关系到系统的稳定性和可靠性。

一、单片机遥控系统系统工作原理

单片机以其体积小、价格廉、面向控制等方面的独特优点，使得单片机在各种工业控制、仪器仪表、产品的自动化、智能化方面获得了广泛的应用。单片机的遥控系统以单片机系统为基本控制单元,能够构成无线传输系统、速度调节系统等等,而且其优点是，能够在三公里外控制运动目标的启动、速度快慢、停止、往返。而且最特别的是在运动目标的运行过程中，可根据需要随机调节速度快慢,调速一般是在7~25km/h范围。单片机实现控制了所有这些状态,开始通过键盘输入控制参数,然后经过单片机运算和处理行为,并且通过无线数传模块完成对参数的无线传输、运行状态以及调速设备的控制方式,达到遥控运行的目的要求。

二、单片机遥控系统系统受干扰原因及危害

在电磁干扰较弱时，其可靠性和稳定性往往是容易达到应用要求，这方面尤其是在室内体现出来，然而对在室外，会遇到各种各样的环境条件，尤其是那种在工作环境较恶劣的情况下，就会导致仪器仪表工作不正常或失灵。而单片机的遥控系统一般都安装在工业现场，而在工业现成环境中的干扰大多是以窄脉冲的形式出现，而这样的形式其最终造成微机系统故障的多数现象都是“死机”现象。究其原因是计算机中的CPU在执行某条指令时，受周围环境干扰的冲击，影响到它的操作码或地址码发生改变，最终致使该条指令出现错误。这时，CPU就会执行随机拼写的指令，并将其操作数作为操作码执行，从而导致有关程序“跑飞”或进入“死循环”。对于在工业现场中由于诸多大型用电设备的投入或者是撤出电网运行，经常都会造成系统的电源电压不稳，如果当电源电压降低或掉电时，这样就会造成重要的数据丢失的可能性，以至于系统不能正常运行，而且干扰也会导致单片机内部程序指针错乱现象，从而使得中断程序运行超出定时时间。关于RAM中计时数据被冲乱，导致程序计算出错误的结果。论文大全，遥控系统抗干扰分析。假设设法在电源电压降到一定的限量值之前，单片机进行快速地保存重要数据，将会最大限度地减少损失，对于干扰源的影响会使系统的可靠性和稳定性大大降低，严重的情况还会导致系统的运行紊乱，造成生产事故。

三 如何实现单片机的遥控系统的抗干扰

关于高频干扰噪声和有用信号的频带是不同的,其解决方法是在导线上增加滤波器的方法来切断高频干扰噪声的传播,或者也可加隔离光耦来解决这个问题。关于电源噪声的危害最大。需要把电源做得好,其整个电路的抗干扰能力就解决了一大半问题。对于在单片机系统中还可借助于一定的外部附加电路来监测电源电压，当在电源发生故障时能够及时通知单片机快速保存重要数据，同时断开单片机外围设备用电电源，从而使整个应用系统的功耗降到最低点。目前市场上许多单片机对电源噪声都是十分敏感的,那么就要给单片机电源加滤波电路或稳压器,达到减小电源噪声对单片机的干扰。比如,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。当电源恢复正常时，取消掉电工作方式，通过复位单片机，使系统重新正常工作。

单片机系统设备的抗干扰与系统的接地方式也存在很大的影响，接地技术有能够抑制噪音的效果。所以说一个良好的接地能在很大程度上抑制系统内部噪音耦合的现象，而且还能够防止外部干扰的侵入，能够真正提高系统的抗干扰能力。在这里需要注意的是，如果要求设备的金属外壳等需要安全接地，其屏蔽用的导体的必须能够很好的接地，这样才能为单片机系统提供良好的地线，并且对提高系统的抗干扰能力极为有效果。论文大全，遥控系统抗干扰分析。尤其是对于有防雷击要求的系统，其良好的接地是至关重要的。假设系统不能接地，或者是虽有地线现象，但是接地电阻过大，就会抗干扰元件就不能正常发挥其应有的作用了。

关于单片机供电的电源的地俗称逻辑地，并且和大地的地的关系具有相通性、浮空性、或接电阻性。但是不能把地线随便接在暖气管子上。坚决不能把接地线与动力线的火线、零线中的零线相混淆。因为单片机系统通常存在模拟电路和数字电路两种，并且关于数字地与模拟地是要分开，只是在一点相连，假设两者不分，就会存在互相干扰现象，那么可以把控制条件中的关于一次采样和处理控制输出更改为循环采样和处理控制输出，这样能够对惯性较大的控制系统具有良好的抗偶然因素干扰作用效果。

设置输出状态寄存单元来抗干扰。其程序是根据单片机系统对数据处理后的输出结果为依据，设置出相应的输出状态寄存单元形式，假设其中干扰侵入输出通道将输出状态破坏时，系统就会在定时查询寄存单元的输出状态信息时，并发现错误，及时纠正输出状态。论文大全，遥控系统抗干扰分析。

设置自检程序来抗干扰。论文大全，遥控系统抗干扰分析。通常是在计算机内的特定位置或某些内存单元中来设置状态标志，并且在开机后或有自检中断请求要求时，计算机系统首先将运行自检测试程序，如对整个系统或关键环节进行模拟方面的测试，对测试结果再通过某种方式显示出来，目的是保证系统中信息存储、传输、运算的高可靠性。设计单片机的遥控系统过程中，要求电路的元器件或线路布局合理以消除元器件之间的电磁耦合相互干扰，如去耦电路或者是平衡电路等。还有种方法是采用冗余结构，也称容错技术或故障掩盖技术，该方法是通过增加完成同一功能的并联或备用单元数目来提高系统可靠性的一种设计方法。当某些元器件发生故障时也不影响整个系统的运行。对于消减外部电磁干扰，可采用电磁兼容设计，目的是提高单片机系统在电磁环境中的适应性，即能保持完成规定功能的能力。

参考文献：

[1]麦山.基于单片机的协议红外遥控系统.电子技术.1998

[2]孟庆建张恭孝.单片机系统的电磁兼容问题[J].自动化仪表,2004

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中图分类号：TH741 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（b）-0007-02

随着现代传感技术和微纳米测量技术的迅速发展和广泛应用，国内外对小量程高精度位移测量仪器的研究与设计越来越多。现在市场上的该类仪器大都价格昂贵且和具体应用领域不相适应，所以笔者自主研发了一台用于测量微小零件尺寸和升降台位移的小位移测量仪，其量程为10 mm。采用的位移传感器为长光栅，其分辨率为10 mm。

小位移测量仪的测量过程可以分解为两个子过程：测杆运动过程和测量数据读取并处理过程。测杆运动的目的之一是使测杆能够平稳可靠地和各种不同的被测对象接触以实现对该被测对象竖向位置信息的读取；另一个目的则是通过测杆运动实现多次测量多次读数，以便通过对多个测量数据求平均值来消除随机误差对测量结果的影响。

1 测杆运动控制方法研究

1.1 测杆驱动方法

测杆的运动需要在驱动机构的作用下才能实现，小位移测量仪的驱动机构主要是直流电机和电磁离合器，如图1所示。对测杆升降的控制可通过控制电磁离合器来实现。

将电磁离合器的电源接通会使电磁离合器吸合，向上的驱动力作用在测杆上便可将测杆提升；当测杆需要下降时，将电磁离合器的电源断开会使电磁离合器断开，这时驱动力消失，测杆便可在自身重力的作用下降落。

控制电磁离合器电源的通断有两种方法：一种是通过连接在电源线上的按钮开关进行手动控制；另一种是使用处理器芯片通过编程实现自动控制。

手动控制需要操作者亲临仪器旁并在测杆运动的过程中实时观察自主判断何时接通或断开离合器电源，这种方法不方便操作，是落后的不被提倡的。

采用自动控制后，测杆运动控制完全由电路和软件实现，这样就减小了操作者的工作强度，也避免了由于操作者的误判断和误操作而导致的测量流程紊乱及测量结果错误。所以本论文采用自动控制的方法来控制测杆升降。

由于电磁离合器属于大功率器件，所以处理器对电磁离合器的控制需要借助继电器来实现。这样，测杆运动控制的控制链为：处理器引脚输出的控制信号输入继电器的控制端，继电器的两个触点接入电磁离合器的电源线路，继电器触点的通断决定了电磁离合器电源线的通断。

1.2 监测测杆上升高度的控制方法

本论文在控制测杆升降运动时采用了一种监测测杆上升高度的控制方法。

具体来说，就是在测杆上升阶段采用某种位置传感器对测杆的上升高度进行监测，当测杆上升到预定高度时位置传感器的输出信号会发生跳变，处理器感知到该信号跳变后就采取控制措施将测杆降落。

处理器会在测杆降落并和被测件表面稳定接触后从光栅信号处理板中读取测量数据。测杆降落的耗时是确定的，由实验知从测杆开始降落时刻算起的8 min之后测杆必定会与被测件稳定接触，所以在测杆开始降落之时开启了一个定时时间为八秒的定时器，处理器会在八秒定时时间到时进行测量数据的读取、保存与处理。

监测测杆上升高度的控制方法中提到的位置传感器可以是很多种传感器，鉴于光电开关（即红外反射式传感器）具有非接触触发且便于安装的优点，本论文选用光电开关作为位置传感器。

处理器对光电开关输出的跳变信号的检测是通过中断机制中的“外部中断”实现的，光电开关信号作为外部中断源输入处理器的外部中断引脚。当处理器检测到外部中断输入信号产生了下降沿跳变时，就会认为光电开关发出了中断请求，从而在外部中断的中断处理函数中将测杆降落。

2 大功率器件抗干扰方法研究

2.1 干扰的产生及其影响

分析1.1节所论述的控制链可以发现：电磁离合器和处理器之间存在间接的联系，大功率器件电磁离合器可能会对处理器产生干扰。

实际情况确实是这样，电磁离合器在工作时会将干扰信号通过连接线路耦合进处理器电路板中。这种干扰信号一般在电磁离合器进行电源切换和状态跳变时产生，用示波器对其进行观察，发现这种干扰信号是电压幅值大持续时间短的瞬间剧烈脉冲。

实验发现，干扰信号耦合进处理器电路板后，主要是对处理器中的“外部中断”部分产生不利影响，使处理器产生对外部中断输入信号的误判断和误触发。表1为大功率器件产生干扰的分析。

在正常情况下，输入外部中断引脚的跳变信号是由光电开关产生的，但是在表现为瞬间剧烈脉冲的干扰信号耦合进处理器电路板之后，输入外部中断引脚的跳变信号则有可能是干扰信号。当处理器检测到并响应了实际为干扰信号的外部中断信号时，就会发生测杆升降错误。

2.2 硬件抗干扰措施

本论文使用的处理器STM32F103ZET6是产品系列中最强大的，其抗干扰能力也比一般的处理器好很多。实验发现若选用51内核单片机STC12C5A60S2作为处理器，电磁离合器产生的干扰则可能会使处理器重启或者死机。所以通过更换处理器来消除干扰信号影响的方法是不可行的。

在干扰信号的耦合通道中进行信号隔离是抗干扰的一种主要方法，所以本论文在处理器的引脚和继电器的控制端之间加入了光电耦合器6N137。光电耦合器的输入级和输出级使用完全不同的两个电源供电，输入级的地线和输出级的地线亦相互独立，起到了对处理器电路和继电器电路进行信号隔离的作用。

大幅度延长干扰信号的耦合线路，使干扰信号在电线中发生损耗是抗干扰的另一种方法，所以本论文在处理器的引脚和光电耦合器的输入端之间以及继电器的触点和电磁离合器之间配置了超过15 m的电线。

另外，本论文还采用了对处理器电路板正反面覆铜的抗干扰方法。

实验证明，以上三种硬件抗干扰措施在很大程度上抑制了干扰，但是干扰并没有完全消除，在偶尔几次电磁离合器进行电源状态切换时处理器仍会产生中断误触发。

为了完全消除干扰的影响，本论文在采用以上硬件抗干扰措施的同时，设计了一种通过软件来抗干扰的方法。

2.3 软件抗干扰方法的实现

由于电磁离合器进行电源切换和状态跳变的时刻是可知的，即产生干扰的时间点是固定的，所以可以采用在产生干扰的时间点上不去检测外部中断信号的方法来避免“外部中断”扰信号所触发。具体来说就是在干扰产生时间点所在的一段时间内通过编程将外部中断检测功能关闭（即关中断）。这种通过在测杆升降过程中选择合适的时刻关中断和开中断来抗干扰的思路就是软件抗干扰方法的实现思路。

具有软件抗干扰功能的测杆运动控制流程图如图2所示。对该流程图和1.2节所论述的监测测杆上升高度的控制方法进行比较后可以发现：新方法中加入了一个定时时间为两秒的定时器。这两秒是从测杆开始提升的瞬间干扰发生到开启外部中断的时间间隔。也就是说在此干扰发生时刻之后的两秒内，外部中断是关闭的。

而在此干扰发生时刻之前的一段时间内，外部中断也是关闭的。具体来说，这一段时间是指从仪器开机到此干扰第一次发生时刻之间的时间段，以及上次测杆开始降落时刻到此干扰发生时刻之间的时间段。

可见，在测杆开始提升瞬间干扰发生时刻所在的前后一段时间内，外部中断是关闭的。

而由于在测杆提升到预定高度时处理器先关闭外部中断再降落测杆，所以在测杆开始降落瞬间干扰发生时外部中断也已经关闭。

所以在测杆整个运动过程中的干扰产生时间点上外部中断检测功能都是关闭的，这就避免了处理器检测并响应实际为干扰信号的外部中断信号。

3 结语

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1.引言

现代社会是信息化的社会，人们的主要交流和沟通都是通过对信息的传递、处理而进行的。传感器就是人们从自然界获取各种相应外界信息的方式，能够将相应的需要采集的信息转换成为控制芯片能够识别的电流或者电压等信号，在现代的控制测量系统中具有不可缺少的作用。

本论文主要介绍的是电涡流式位移传感器。电涡流式位移传感器属于电感式位移传感器的一种，是基于电涡流效应而工作的传感器，具有很多优点：高分辨率、高可靠性、较宽的频率响应以及较高的灵敏度等等。

该传感器还具有很强的抗干扰能力，相比而言，传统的传感器具有非线性误差，要求工作环境恒定或者价格较高[1]。

2.电涡流式微位移传感器

2.1 传感器发展历程

国外在工业化的过程中，逐渐将传感器广泛应用在各个生产领域，在航天和军事领域也有十分领先的传感器应用。之后伴随各个国家的机械、自动化、计算机等信息产业如日中天，欧美国家以及亚洲的日本都对世界的传感器具有相当重要的影响。

我国主要是在1960年开始对传感器进行开发工作。国家组织大批科研人员对其进行研究和开发，并实施了“八五”、“九五”等国家计划，使得其取得了十分瞩目的应用成就。然而我们也应该清醒地意识到，我国在传感器的基础制造工艺等方面还不能和发达国家相提并论，许多核心技术以及芯片都要进口。与此同时，我们的传感器在国际上没有太大竞争力，产品研发和更新速度很低，缺少实用创新性[2]。

2.2 传统传感器缺点

以往的传感器和电涡流位移传感器比起来，具有以下几个方面的严重不足：

（1）输入一输出特性存在非线性且随时间而漂移；

（2）环境会干扰参数，使得测量结果发生漂移；

（3）因结构尺寸大，而时间响应特别差；

（4）易受噪声干扰、信噪比低；

（5）灵敏度或者分辨率不够理想。

2.3 电涡流式微位移传感器

本论文所要介绍的电涡流位移传感器，其工作原理是利用了涡流效应。该类型的传感器，通过涡流效应使相应的位移的变化，转换成线圈的阻抗值变化；之后利用特定的电路将线圈阻抗值变化转换成为电压的变化，再进行检测和输出，根据相应的公式或者经验，能够还原成位移信息。这种传感器具有很多优点，比如具有很高的灵敏度、简单的结构以及及时的动态响应。该传感器广泛应用在测量振动和位移等信息量上。大体上输出的电压信号与位移的变化量是线性的关系，公式是ΔS=K・ΔV。其中K是系统的比例常数，在不同的传感器中根据系统结构的不同是不一样的。

2.4 电涡流式位移传感器测量原理

公式能够精确描述该原理。我们根据公式可以得知，在其他条件不变的情况下，Z（线圈的阻抗）与S一一对应。电涡流传感器测量位移的原理就是基于此公式，在特定的信号激励过程中，传感器会依据位移变化而产生电压的变化。

3.测量系统的硬件设计

3.1 主控芯片

本论文设计的电涡流微位移传感器使用的主控芯片是AT89S52单片机。MSC-51单片机是八位的非常实用的单片机。本论文所使用的AT89S52单片机就是基于这款单片机的。MSC-51单片机的基本架构被ATMEL公司购买，继而在其基本内核的基础上加入了许多新的功能，同时扩展了芯片的容量以及加入flash闪存等等。51内核的单片机具有很多优点，因此无论是在工业上还是在一些电子产品上应用都很多。全球也有许多大公司对其进行扩展，加入新的功能。即使是在今天，51单片机仍然在控制系统中占据很大市场[4]。

下面对本论文所使用的单片机作简要介绍。AT89S52单片机具有最大能够支持的64K外部存储扩展，同时还具有8K字节的Flash空间。该单片机具有4组I/O口，分别是从P0到P3，同时每组端口具有8个引脚。每个引脚除了能够作为普通的输入和输出端口外，还具有其它功能，也就是我们通常所说的引脚复用。其还具有断电保护、看门口、计时器和定时器。51单片机一般的工作电压是5V。

3.2 显示模块

本论文设计的LCD1602电路，该液晶模块能够显示2行*16列的字符，相对于数码管而言，显示更加灵活多变。该液晶模块用来显示其测量处理后的数据。

4.测量系统的软件设计

本论文的主程序循环采集电量的变化，并实时显示在液晶模块上。系统软件是指完成系统设计功能的软件。为了提高系统的实时性、可靠性，在编写系统应用软件时，主要考虑以下两方面：

（1）提高系统抗干扰性能。在工业现场不可避免的有各种抗干扰因素。因此本系统除了在硬件上硬件复位和加电容滤波外。在软件上，采用了指令冗余技术、延时消抖技术以及对位移大小采样值进行中值滤波的数字滤波方法，进一步提高系统的抗干扰能力。

（2）采用模块化编程。将系统的应用程序分为若干个功能模块，这些模块可以任意更改而不影响程序的其余部分，将各个功能模块程序调通后，再把各个功能模块结合起进行联调，这大大减少了调试时间，提高了程序的通用性，方便程序的修改和检查。

5.总结

电涡流位移传感器是一种基于电涡流效应的传感器，能够将位移的变化转换成电量的变化。本论文主要介绍了传统传感器的发展历程，进而介绍了电涡流式微位移传感器的测量原理和优势，并基于单片机设计了测量系统。

参考文献

[1]谭祖根，汪乐宇.电涡流检测技术[M].北京：原子能出版社，1986.

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引言

钢轨内应力测试系统以单片机为控制核心，应用纵横弯曲理论建立无缝线路轨道力学模型，根据钢轨内应力计算公式，以电测应力法进行比较分析[1]，测量时使被测段钢轨悬空，在其中部施加一横向挠动力，分别测试钢轨的横向力、横向位移、轨温和湿度等信号，将信号经A/D转换后计算，快速、准确得出被测线路的内应力，并可将测量数据进行存储，操作人员可通过液晶显示屏测试和查询。

作为电子类产品，提高测试系统的抗电磁干扰能力及屏蔽性能是研发、生产、使用过程中不可缺少的环节。

1.钢轨内应力测试系统的组成

本系统硬件部分由单片机控制器、A/D转换模块、传感器和自加载施力机构等组成。系统选用W77E532单片机为控制核心;压力、位移、温度和湿度为测量钢轨内应力的必要参数;自加载施力机构通过电机给被测钢轨施加定量的压力;U盘存储功能可将系统内数据转存至U盘，可通过U盘将数据转存至上位机管理软件，也可直接通过数据线将测试仪主机的数据转存至上位机。

2.钢轨内应力测试系统的抗电磁干扰方法

2.1 线路板抗电磁干扰设计

以W77E532为处理核心的控制系统具有灵敏度高、处理速度快等特点，正因如此，也更容易影响测试系统的抗电磁干扰能力，测试过程中使系统的性能指标偏离设计要求，导致测量结果误差大[2]，因此抗干扰技术己成为设计单片机控制系统时必须考虑的环节。本系统控制电路的抗电磁干扰部分除了采用常规方法，如数字地和模拟地单点相连、缩短旁路电容地线长度、相互关联的元器件尽量放得靠近外，还采取了以下措施：

（1）采用线性光耦PC817将所有模拟量信号与数字量信号输入输出端隔离，为了提高隔离效果，我们将PC817纵向排列整齐，沿PC817焊脚内侧在线路板上开槽。

PC817光电耦合器输入部分和输出部分采用独立的5V电源供电，数字量5V由锂电池经2940稳压后提供，模拟量5V由DC-DC5V提供。

（2）低压差稳压器LM2940及其滤波器件远离单片机放置;

（3）数字量部分沿PC817开槽处双面覆铜接地。采用金属敷层屏蔽材料抑制电磁干扰也是目前常用的方法之一，通过非电解电镀、阴极溅射、真空镀金等方法在绝缘材料的表面形成导电金属薄层[3]，可以提高电子设备的抗干扰能力。

2.2 供电部分的抗电磁干扰设计

钢轨内应力测试系统由8V锂电池供电，经两个低压差三端稳压器LM2940后，固定输出5V，LM2940内部含静态电流降低电路、电流限制、过热保护、电池反接和反插入保护电路，再经容阻滤波，给数字量电路供电。

模拟量电路电源经LM2940降压后，由DC-DC5V提供。

2.3 传感器部分抗电磁干扰设计

本系统共有1路数字量和4路模拟量输入，有位移、压力、温度、湿度和电压信号，其中，位移、压力2路信号对测试结果具有决定性影响，我们主要对这2路传感器信号做了抗电磁干扰处理：

（1）位移信号的采集使用千分表，其输出为数字信号，是不随时间连续变化的量，数字信号抗干扰能力强;

（2）压力信号由JLBS-Ⅱ型拉力传感器提供，其采用箔式应变片贴在合金钢弹性体上，可承受拉、压力，具有测量精度高、稳定性能好、温度漂移小、输出对称性好等特点。由于压力传感器的变送器电路处理的是比较微弱的信号，而且还要进行信号转换，外界干扰极易耦合到电路中从而影响有用信号。因此，本系统的压力信号采用电流传输代替电压传输，接收电路低的输入阻抗和对地悬浮的电流源（电流源的实际输出阻抗与接收电路的输入阻抗形成并联回路）使得电磁干扰对电流信号的传输不会产生大的影响，可获得较好的抗干扰性能。

另外，本系统针对模拟量输入通道的抗电磁干扰还采用了以下措施：压力、温度、湿度传感器使用屏蔽线，屏蔽层与线路板GND相连，尽量缩短信号线长度。

2.4 外壳抗电磁干扰设计

为了使外壳在操作者和内部电路间建立隔离、形成屏蔽层，起到抗电磁干扰作用，本系统主机箱采用金属铝壳，既可以防止因操作者对金属外壳的直接接触放电造成干扰，又可以防止环境干燥时操作者对周围物体放电形成的电磁干扰耦合到测试系统内部。即便如此，我们在做抗电磁干扰试验时，发现还是存在干扰现象，液晶屏出现乱码，经过分析，我们认为此现象是由于主机箱上铣了液晶屏安装槽、航空插座孔、充电口、电源开关孔、键盘孔等造成，于是又采取了以下抗干扰措施：

（1）尽量缩短主机箱内部导线长度，并在每根导线上增加磁环;

（2）将主机箱内固定线路板的所有金属小件都更换为绝缘材料，在液晶屏与主机箱外壳之间增加一层绝缘纸;

（3）主机箱内部在充电孔、航空插座孔、电源开关孔及液晶屏开孔处喷涂三防漆，三防漆是一种特殊配方的涂料，用于保护线路板及其相关设备免受坏境的侵蚀。三防漆具有良好的耐高低温性能，其固化后成一层透明保护膜，具有优越的绝缘、防潮、防漏电、防震、防尘、防腐蚀、防老化、耐电晕等性能;

（4）主机箱底部装设一只金属螺帽作为电磁干扰泄放通道，在操作者对外壳的孔、洞、缝隙放电时将放电电流泄放，防止对内部电路直接放电。

2.5 软件抗电磁干扰设计

若单靠硬件措施消除干扰会增加系统的硬件成本，使系统复杂化，而且并非所有因干扰而产生的故障都可通过硬件抗干扰措施得到完全解决;软件抗干扰技术不仅可使系统结构简化，成本降低，设计也很灵活方便[3]。

本系统的控制软件由KeilC编制，软件组成主要包括A/D转换、键盘响应、液晶显示、数据存储读取及分析计算等部分。本系统采用数字滤波、设立软件陷阱、看门狗（Watchdog）和软件冗余等技术，提高系统的抗干扰能力。

3.结束语

影响钢轨内应力测试系统抵抗电磁干扰能力的因素有很多，本文从系统硬件的线路板、供电电源、传感器、外壳等部分入手，分析并提出了测试系统抗电磁干扰的方法，提高了测试系统的抗电磁干扰的能力，解决了系统受干扰时液晶显示屏出现乱码的情况，保证了系统运行的稳定性。

参考文献

[1]王建文.无缝线路温度力及锁定轨温测试技术研究.扩大铁路对外开放、确保重点物资运输――中国科协2005年学术年会铁道分会场暨中国铁道学会学术年会和粤海通道运营管理学术研讨会论文集，2005.

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二、单片机开发中的几个基本技巧

在单片机应用开发中，代码的使用效率问题、单片机抗干扰性和可靠性等问题仍困扰着。现归纳出单片机开发中应掌握的几个基本技巧。

1、如何减少程序中的bug。对于如何减少程序的bug，应该先考虑系统运行中应考虑的超范围管理参数如下。物理参数：这些参数主要是系统的输入参数，它包括激励参数、采集处理中的运行参数和处理结束的结果参数。资源参数：这些参数主要是系统中的电路、器件、功能单元的资源，如记忆体容量、存储单元长度、堆叠深度。应用参数：这些应用参数常表现为一些单片机、功能单元的应用条件。过程参数：指系统运行中的有序变化的参数。

2、如何提高C语言编程代码的效率。用C语言进行单片机程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。如果使用C编程时，要达到最高的效率，最好熟悉所使用的C编译器。先试验一下每条C语言编译以后对应的汇编语言的语句行数，这样就可以很明确的知道效率。在今后编程的时候，使用编译效率最高的语句。各家的C编译器都会有一定的差异，故编译效率也会有所不同，优秀的嵌入式系统C编译器代码长度和执行时间仅比以汇编语言编写的同样功能程度长5-20％。对于复杂而开发时间紧的项目时，可以采用C语言，但前提是要求你对该MCU系统的C语言和C编译器非常熟悉，特别要注意该C编译系统所能支持的数据类型和算法。虽然C语言是最普遍的一种高级语言，但由于不同的MCU厂家其C语言编译系统是有所差别的，特别是在一些特殊功能模块的操作上。所以如果对这些特性不了解，那么调试起来问题就会很多，反而导致执行效率低于汇编语言。

3、如何解决单片机的抗干扰性问题。防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径，但往往很难做到，所以只能看单片机抗干扰能力够不够强了。在提高硬件系统抗干扰能力的同时，软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视。单片机干扰最常见的现象就是复位；至于程序跑飞，其实也可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态；所以单片机软件抗干扰最重要的是处理好复位状态。一般单片机都会有一些标志寄存器，可以用来判断复位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些标志。在每次程序复位时，通过判断这些标志，可以判断出不同的复位原因；还可以根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序运行有连续性，用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。

4、如何测试单片机系统的可靠性。当一个单片机系统设计完成，对于不同的单片机系统产品会有不同的测试项目和方法，但是有一些是必须测试的：测试单片机软件功能的完善性；上电、掉电测试；老化测试；ESD和EFT等测试。有时候，我们还可以模拟人为使用中，可能发生的破坏情况。例如用人体或者衣服织物故意摩擦单片机系统的接触端口，由此测试抗静电的能力。用大功率电钻靠近单片机系统工作，由此测试抗电磁干扰能力等。

综上所述，单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。此外在开发和应用过程中我们更要掌握技巧，提高效率，以便于发挥它更加广阔的用途。

参考文献：

[1]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，1990

[2]蔡美琴等.MCS-51单片机系统及其应用.北京：高等教育出版社，1992

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中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）05-0000-00

1 引言

压力传感器在电子产品中的应用比较广泛，其信号调理电路通过对信号的调节变换，使信号达到后续电路的接收要求。电路的误差控制、抗干扰技术对电路的设计至关重要，电路的稳定性直接关系到单片机数据采集系统的准确性和产品的实用性。

本论文的信号调理电路主要用于电子称等衡器的前端信号处理，量程0―5Kg，其最大允许误差±1.5e（分度值e=2g）。本论文从误差分析，力传感器的选定和放大电路的设计三个方面阐述该电路设计思路。

2硬件设计中误差解决方法

降低电路元器件产生的噪声、设置稳压电流源作传感器专用电源，可保证传感器输出信号精度高，纹波小，稳定可靠，选择合适的传感器。

由于组成电路的元件内部会产生一些噪声，并且实验中发现，噪声的功率与输入的电压有直接的关系，而且会对实验的参数产生较大的影响。在试验中对电阻等噪声较大的原件通过元件的噪声参数建立模型来进行系统分析。综合考虑成本及噪声性能，选择噪声较小的NE5532放大器电路，其相对噪声比优于同等价格的其他运算放大器。

传感器采用了N430-5kg应变式压力传感器，量程0～5kg，灵敏度为1.0mV/N，体积小，易携带；额定输出1.0±0.15mV/V，能够满足实验精度要求；并能够使产品具有便携性，力传感器后接电桥的以减少温漂，即电桥压力传感器的电桥电阻设为R1=R2=R3=R4=100Ω，差动工作，应变片使得电桥保持了平衡，使得电桥的输出电压与电阻变化有关，保持了一个即R1=R-R，R2=R+R，R3=R-R，R4=R+R，则电桥输出为

3放大电路的分析与设计

整体电路设计如图3-1所示，包含两级放大电路，通过反馈设计提高了输出的准确性。第一级放大电路采用双运算放大器，此放大器小信号带宽10MHZ，功率带宽140KHZ，转换速率9V/us，符合一般控制电路的设计要求。第二级放大电路采用二阶低通滤波运算放大电路。

通过使用Multisim 12.0仿真软件中的函数发生器模拟在f0=10Hz下的滤波波形，其通带最大衰减为4.165518dB，阻带最大衰减为14.403186dB，其中R9和R11=R10//R12，由R12来确定放大倍数，算得Q=0.5，满足实验设计要求。

由于在 Multisim12.0仿真软件中，没有直接的电荷源信号，考虑到电阻应变式传感器输出为电压信号，改变传感器的应变重量，在形式上是以电压的形式输出的。在电路分析时可以把传感器看作一个电压源，其输出电压在其电电路中将信号传递给放大电路。所以在模拟仿真中，采用了TL431ACD 保证模拟信号输入端的稳定性。

4 软件设计中的误差补偿

采用延迟法进行误差补偿，在系统中， 存在控制开关的抖动干扰。抑制这种噪声方法就是通过延时， 让接通或断开信号稳定后系统再工作， 就可以避免抖动干扰。

5 结语

本设计的放大电路的带宽在890mHZ～123HZ，测得输入为2.756mv时，输出为217.177mv，放大倍数约100倍。整体上对各种误差来源给以充分的估计，并针对不同的情况采取不同的技术措施，以提高系统的抗干扰能力，保证了系统的准确、可靠。

参考文献

[1]庄严.《电子秤与智能仪器的设计》.仪表技术，2002.2.

[2]刘同娟，马向国.《Multisim在电力电子电路仿真中的应-用》.电力电子，2006.2.

篇7

    抗干扰设计是电力远动监控系统安全运行的一个重要组成部分,在研制综合自动化系统的过程中,如果不充分考虑可靠性问题,在强电场干扰下,很容易出现差错,使整个电力远动监控系统无法正常运行或出错误(误跳闸事故等),无法向站场和区间供电,影响铁路行车安全。

    一、电磁干扰产生的原因及特点

    (一)传导瞬变和高频干扰

    1.由于雷击、断路器操作和短路故障等引起的浪涌和高频瞬变电压或电流通过变(配)电所二次侧进入远动终端设备,对设备正常运行产生干扰,严重还可损坏电路。2.由电磁继电器的通断引起的瞬变干扰,电压幅值高,时间短、重复率高,相当于一连串脉冲群。3.铁路电力供电中,特别是现代高速铁路对电力要求都比较高,一般都是几路电源供电,母线投切转换比较频繁,振荡波出现的次数较多。

    (二)场的干扰

    1.正常情况下的稳态磁场和短路事故时的暂态磁场两种,特别是短路事故时的磁场对显示器等影响比较大。2.由于断路器的操作或短路事故、雷击等引起的脉冲磁场。3.变电所中的隔离开关和高压柜手车在操作时产生的阻尼振荡瞬变过程,也产生一定的磁场。4.无线通信、对讲机等辐射电磁场对远动终端会产生一定的干扰,铁路中继站通常会和通信站在一处,通信发射塔对中继站电力远动终端设备的干扰比较大。

    (三)对通信线路的干扰

    1.铁路变电所远动终端的数据由串口通信经双绞线进入车站通信站,再经过转换成光信号沿铁通专用通信光缆送至电力远动调度中心,遥信和遥控数据在变电所到通信站的过程走的是电信号,由于变电所高低压进出线缆很多,远动终端受的干扰比较大。2.中继站一般距铁路都比较近,列车通过时的振动对远动终端设备有一定的干扰。

    (四)继电器本身原因

    继电器本身可能由于某种原因一次性未合到位而产生干扰的振动信号,或负荷开关、断路器、隔离开关等二次侧产生振动信号。

    二、干扰对电力远动系统的影响

    无论交流电源供电还是直流供电,电源与干扰源之间耦合通道都相对较多,很容易影响到远动终端设备,包括要害的CPU;模拟量输入受干扰,可能会造成采样数据的错误,影响精度和计量的准确性,还可能会引起微机保护误动、损坏远动终端设备和微机保护部分元器件;开关量输入、输出通道受干扰,可能会导致微机和远动终端判断错误,远动调试终端数据错误远动终端CPU受干扰会导致CPU工作不正常,无法正常工作,还可能会导致远动终端程序受到破坏。

    三、抗干扰设计分析

    (一)屏蔽措施

    1.高压设备与远动终端输入、输出采用有铠装(屏蔽层)的电缆,电缆钢铠两端接地,这样可以在很大程度上减小耦合感应电压。2.在选择变电所和中继站电力设备时尽量选设有专门屏蔽层的互感器,也有利于防止高频干扰进入远动终端设备内部。3.在远动终端设备的输入端子上对地接一耐高压的小电容,可以有效抑制外部高频干扰。

    (二)系统接地设计

    1.一次系统接地主要是为了防雷、中性点接地、保护设备,合适的接地系统可以有效的保障设备安全运行,对于断路器柜接地处要增加接地扁铁和接地极的数量,设备接地处增加增加接地网络互接线,降低接地网中瞬变电位差,提高对二次设备的电磁兼容,减少对远动终端的干扰。2. 二次系统接地分为安全接地和工作接地,安全接地主要是为了避免工作人员因设备绝缘损坏或绝缘降低时,遭受触电危险和保证设备安全,将设备外壳接地,接地线采用多股铜软线,导电性好、接地牢固可靠,安全接地网可以和一次设备的接地网相连;工作接地是为了给电子设备、微机控制系统和保护装置一个电位基准,保证其可靠运行,防止地环流干扰。

    3.由于高低压柜本身都是多都是采用镀锌薄钢板材料,本身也有屏蔽作用,将高低高柜都可靠接地。4.远动终端微机电源地和数字地不与机壳外壳相连,这样可以减小电源线同机壳之间的分布电容,提高抗共模干扰的能力,可明显提高电力远动监控系统的安全性、可靠性。

    (三)采取良好的隔离措施

    1.为避免远动终端自身电源干扰采取隔离变压器,电源高频噪声主要是通过变压器初、次级寄生电容耦合,隔离变压器初级和次级之间由屏蔽层隔离,分布电容小,可提高抗共模干扰的能力。2.电力远动监控系统开关量的输入主要断路器、隔离开关、负荷开关的辅助触点和电力调压器分接头位置等,开关量的输出主要是对断路器、负荷开关和电力调压器分接头的控制。3.信号电缆尽量避开电力电缆,在印刷远动终端的电路板布线时注意避免互感。4.采用光电耦合隔离,光电耦合器的输入阻抗很小,而干扰源内阻大,且输入/输出回路之间分布电容极小,绝缘电阻很大,因此回路一侧的干扰很难通过光耦送到另一侧去,能有效地防止干扰从过程通道进入主CPU。

    (四)滤波器的设计

    1.采用低通滤波去高次谐波。2.采用双端对称输入来抑制共模干扰,软件采用离散的采集方式,并选用相应的数字滤波技术。

    (五)分散独立功能块供电,每个功能块均设单独的电压过载保护,不会因某块稳压电源故障而使整个系统破坏,也减少了公共阻抗的相互耦合及公共电源的耦合,大大提高供电的可靠性。

    (六)数据采集抗干扰设计

    1.在信息量采集时,取消专门的变送器屏柜,将变送器部分封装在RTU内,减少中间环节,这样可以减少变送器部分输出的弱电流电路的长度。2.遥信由于合闸一次不到位或由于二次侧振动而产生的误遥信干扰信号,并且还会产生尖脉冲信号,也可能对遥信回路产生干扰误遥信号。

    (七)过程通道抗干扰设计

    (八)印刷电路板设计。在印刷电路板设计中尽量将数字电路地和模拟地电路地分开;电源输入端跨接10~100μF的电解电容。

    (九)控制状态位的干扰设计

    (十)程序运行失常的抗干扰设计

    (十一)单片机软件的抗干扰设计

篇8

中图分类号：TP27 文献标识码：A

1 引 言

随着航空飞行器的不断发展，其性能要求越来越高，而工作环境越来越复杂，必须设计良好的控制系统满足复杂环境下不断提高的工作性能需求。

国内外对冲压发动机的推力控制均有研究，文献[1]对超燃冲压发动机的推进系统部分进行控制系统研究，文献[2-3]应用鲁棒控制器对推力控制回路部分进行控制，其研究结果都能达到了给定的鲁棒性性能要求。但冲压发动机参数变化范围较大，只能提高有限的性能 [4]，如果系统要求更高的性能，就必须研究更好的控制策略。传统PID控制器[5]的控制算法及结构比较简单，可以满足基本的性能要求[3]，但达不到很好的性能，而采用智能型PID自整定控制器[6]，将传统PID控制和智能控制相结合，可以满足更高的性能。

本文利用模糊PID控制算法[7-9]对推力回路进行控制，并进行各方面性能的测试，其仿真结果表明，根据模糊PID控制设计的推力控制器可以使系统的动态性能得到进一步改善。

2 被控对象数学模型

6 结语

本文通过简化的数学模型，在SIMULINK软件上对冲压发动机推力控制部分设计了模糊PID控制器， 并做出了各种测试信号的响应曲线，与文献[3]中设计的鲁棒控制器及传统的PI控制器的响应曲线做了比较。从结果可以看出，所设计的模糊PID控制器可以很好的保证推力变化的快速性、稳定性、抗干扰性以及不受系统的不确定性的影响，保证系统各种性能优于文献[3]的鲁棒控制器以及传统PI控制器。在将来的研究中，希望根据仿真的基础进行半实物仿真，并考虑更多的不稳定因素对被控对象的影响，使系统在复杂的环境中表现更高的性能。模糊PID控制方法可以运用于性能要求比较高的控制系统，如航空飞行器的控制系统，使其在复杂的工作条件下实现系统的快速性以及稳定性，具有很好的现实意义和应用前景。

参考文献（References）：

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

[2] 杨朗. 冲压发动机推力控制系统研究[D]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学硕士论文，2006.

[3] 高耸. 超燃冲压发动机推力控制系统设计[D]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学硕士论文，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．由于雷击、断路器操作和短路故障等引起的浪涌和高频瞬变电压或电流通过变（配）电所二次侧进入远动终端设备，对设备正常运行产生干扰，严重还可损坏电路。2．由电磁继电器的通断引起的瞬变干扰，电压幅值高，时间短、重复率高，相当于一连串脉冲群。3．铁路电力供电中，特别是现代高速铁路对电力要求都比较高，一般都是几路电源供电，母线投切转换比较频繁，振荡波出现的次数较多。

（二）场的干扰

1．正常情况下的稳态磁场和短路事故时的暂态磁场两种，特别是短路事故时的磁场对显示器等影响比较大。2．由于断路器的操作或短路事故、雷击等引起的脉冲磁场。3．变电所中的隔离开关和高压柜手车在操作时产生的阻尼振荡瞬变过程，也产生一定的磁场。4．无线通信、对讲机等辐射电磁场对远动终端会产生一定的干扰，铁路中继站通常会和通信站在一处，通信发射塔对中继站电力远动终端设备的干扰比较大。

（三）对通信线路的干扰

1．铁路变电所远动终端的数据由串口通信经双绞线进入车站通信站，再经过转换成光信号沿铁通专用通信光缆送至电力远动调度中心，遥信和遥控数据在变电所到通信站的过程走的是电信号，由于变电所高低压进出线缆很多，远动终端受的干扰比较大。2．中继站一般距铁路都比较近，列车通过时的振动对远动终端设备有一定的干扰。

（四）继电器本身原因

继电器本身可能由于某种原因一次性未合到位而产生干扰的振动信号，或负荷开关、断路器、隔离开关等二次侧产生振动信号。

二、干扰对电力远动系统的影响

无论交流电源供电还是直流供电，电源与干扰源之间耦合通道都相对较多，很容易影响到远动终端设备，包括要害的CPU；模拟量输入受干扰，可能会造成采样数据的错误，影响精度和计量的准确性，还可能会引起微机保护误动、损坏远动终端设备和微机保护部分元器件；开关量输入、输出通道受干扰，可能会导致微机和远动终端判断错误，远动调试终端数据错误远动终端CPU受干扰会导致CPU工作不正常，无法正常工作，还可能会导致远动终端程序受到破坏。

三、抗干扰设计分析

（一）屏蔽措施

1．高压设备与远动终端输入、输出采用有铠装（屏蔽层）的电缆，电缆钢铠两端接地，这样可以在很大程度上减小耦合感应电压。2．在选择变电所和中继站电力设备时尽量选设有专门屏蔽层的互感器，也有利于防止高频干扰进入远动终端设备内部。3．在远动终端设备的输入端子上对地接一耐高压的小电容，可以有效抑制外部高频干扰。

（二）系统接地设计

1．一次系统接地主要是为了防雷、中性点接地、保护设备，合适的接地系统可以有效的保障设备安全运行，对于断路器柜接地处要增加接地扁铁和接地极的数量，设备接地处增加增加接地网络互接线，降低接地网中瞬变电位差，提高对二次设备的电磁兼容，减少对远动终端的干扰。2.二次系统接地分为安全接地和工作接地，安全接地主要是为了避免工作人员因设备绝缘损坏或绝缘降低时，遭受触电危险和保证设备安全，将设备外壳接地，接地线采用多股铜软线，导电性好、接地牢固可靠，安全接地网可以和一次设备的接地网相连；工作接地是为了给电子设备、微机控制系统和保护装置一个电位基准，保证其可靠运行，防止地环流干扰。

3．由于高低压柜本身都是多都是采用镀锌薄钢板材料，本身也有屏蔽作用，将高低高柜都可靠接地。4．远动终端微机电源地和数字地不与机壳外壳相连，这样可以减小电源线同机壳之间的分布电容，提高抗共模干扰的能力，可明显提高电力远动监控系统的安全性、可靠性。

（三）采取良好的隔离措施

1．为避免远动终端自身电源干扰采取隔离变压器，电源高频噪声主要是通过变压器初、次级寄生电容耦合，隔离变压器初级和次级之间由屏蔽层隔离，分布电容小，可提高抗共模干扰的能力。2．电力远动监控系统开关量的输入主要断路器、隔离开关、负荷开关的辅助触点和电力调压器分接头位置等，开关量的输出主要是对断路器、负荷开关和电力调压器分接头的控制。3．信号电缆尽量避开电力电缆，在印刷远动终端的电路板布线时注意避免互感。4．采用光电耦合隔离，光电耦合器的输入阻抗很小，而干扰源内阻大，且输入/输出回路之间分布电容极小，绝缘电阻很大，因此回路一侧的干扰很难通过光耦送到另一侧去，能有效地防止干扰从过程通道进入主CPU。

（四）滤波器的设计

1．采用低通滤波去高次谐波。2．采用双端对称输入来抑制共模干扰，软件采用离散的采集方式，并选用相应的数字滤波技术。

（五）分散独立功能块供电，每个功能块均设单独的电压过载保护，不会因某块稳压电源故障而使整个系统破坏，也减少了公共阻抗的相互耦合及公共电源的耦合，大大提高供电的可靠性。

（六）数据采集抗干扰设计

1．在信息量采集时，取消专门的变送器屏柜，将变送器部分封装在RTU内，减少中间环节，这样可以减少变送器部分输出的弱电流电路的长度。2．遥信由于合闸一次不到位或由于二次侧振动而产生的误遥信干扰信号，并且还会产生尖脉冲信号，也可能对遥信回路产生干扰误遥信号。

（七）过程通道抗干扰设计

（八）印刷电路板设计。在印刷电路板设计中尽量将数字电路地和模拟地电路地分开；电源输入端跨接10～100μF的电解电容。

（九）控制状态位的干扰设计

（十）程序运行失常的抗干扰设计

（十一）单片机软件的抗干扰设计

（十二）对于终端至通信站的数字通信电缆加穿钢管，特别是穿越其他电力电缆时，避免和其他电力电缆等同沟敷设并保持一定的交叉距离。

（十三）对于特殊的变（配）电所或区间信号站的环境

篇10

中图分类号：TP315 文献标识码：A文章编号：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

基于网络的远程监控系统具有应用性广，易于生产等特点，但是系统中的各种干扰严重影响了其作用的发挥，也是设计生产者最关心，最难解决的问题之一。本文所做的抗干扰研究基于远程监控系统最常见的城市照明系统，带有一定的普遍性，在此系统中的抗干扰措施应用于其他系统也能得到较好的效果。本文分三部分，第一部分是对所研究的具体的远程监控系统，路灯系统的结构介绍。第二部分是分析其中的各类干扰的情况。第三部分是针对第二部分的各种干扰采取的抗干扰措施。

一、监控系统总体结构

路灯远程监控系统的组成如图1-1所示。MTU通过GPRS-Internet网络采集实时运行参数，进行远程监测、控制和信息管理。FTU安装于远程终端，接收并执行来自监控中心主站端计算机（MTU）的命令，并能自动检测设备异常事件及时将相关数据上传给MTU。

二、干扰的影响

可靠性是描述系统长期稳定、正常运行能力的一个通用概念，也是产品质量在时间方面的特征表示。影响系统正常运行的主要因素包括内部因素和外部的各种电气干扰，以及系统结构设计、元件选择、元件布局和外部环境等，主要表现在以下四个方面。

（一）数据采集误差加大

干扰侵入微机系统测量单元模拟信号的数据通道，叠加在有用信号之上，会使数据采集误差加大，特别是当传感器输出微弱信号时，干扰更加严重。

（二）控制状态失灵

微机输出的控制信号常依据某些条件的状态输入信号的逻辑处理结果，若这些输入的状态信号受到干扰，引入虚假状态信号，将导致输出控制失常。

（三）数据受干扰发生变化

在混合信号处理器系统中，存放于RAM中的内容受到干扰可能对系统造成不同的影响。

（四）程序运行失常

外界干扰导致PC值的改变，程序将执行一系列无意义的指令，最后进入死循环，这将使输出严重混乱或系统失灵。

三、抗干扰采取的一般措施

监控终端线路板硬件电路的可靠运行是整个系统得以正常工作的基础，因此采用的抗干扰措施一般应该包括元件的选型，电路原理图的设计，以及在设计PCB板时的特殊考虑等方面。

（一）印刷电路板采用的抗干扰措施

印刷电路板应本着尽量抑制噪声源、减小噪声的传播与耦合、减小噪声的吸收的原则来设计和布线。对印刷电路板进行了合理的分区，按单点接电源、单点接地的原则送电，每个区域的电源线、地线由该点分三路引出。噪声元件与非噪声元件要离得远一些。

（二）电源和地线设计

对于电源和地线的设计采用了如下几种措施来提高系统的抗干扰性能：单独设计模拟电源用于模拟部分供电，与噪声较大的数字部分完全分开；拥有数字地和模拟地的模拟芯片，采用在模拟电源入口处单点接地的方式，尽量减少数字信号对模拟信号的干扰；为减小地线的公共阻抗，降低不同地线上的点的电位差异，尽可能得将地线加粗；在电路板进行了大面积的覆铜处理，以降低地线的公共阻抗，提高地线的屏蔽作用。同时，电路板的地与机壳相连，这样有利于防静电、提高系统的可靠性。根据印制线路板电流的大小，尽量加粗了电源线的宽度，减少环路电阻。另外，尽量使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力。

（三）采用隔离技术

为了减少监控终端工作环境中引入各种干扰，就需要在监控终端线路板与外界连接电路中进行隔离。在采集外部模拟量时，选用互感器可以阻断外部输入信号与监控终端线路板之间的电气信号的直接连接，从而减少了外部干扰侵入可能性。对于高频的干扰信号，经过互感器后也将被大幅度衰减，从使得在送到信号处理电路中干扰信号得到降低。同样，在开关量输入和输出信号处理时，分别采用光电隔离器和继电器隔离，隔离电路两端采用不同电源供电，使得监控终端线路板与外部信号完全断开电气信号连接。在通信电路中，则采用变压器隔离。

（四）硬件容错性设计

硬件电路的容错性是指在外部输入误信号，或者在输出端所接的驱动电路中有误时，系统能够自动检测错误，并做出处理。电路各种接口电路中，特别是有极性的接口中，必须严格按照信号极性连接，各种芯片所需的电源为直流电源，如果把电源接反，将损环系统。在设计过程中，对于直流电源输入进行了整流，这样无论所接电压的极性如何，经过整流桥输出的信号总是能够满足系统的要求，从而起到保护系统电路的作用。

对于电路中经常使用的RS-485通信。RS-485总线抗干扰的原因是因为他采用差分传输信号，从而达到抗共模干扰的作用。RS-485总线信号是由2根有极性的差分信号来传输的，也不能将其反接。一种常用的方法是对信号在发送以前进行调制，得到无极性信号，然后再发送，这样可以避免由于在电路连接过程中造成的信号反接现象。

（五）信号采集的数字滤波

使用的是算术平均值滤波法可以有效的过滤外界随机信号。采用算术平均值滤波，采样结果曲线平滑程度好，但如果采样次数取值太大，虽然平滑度好，但是影响程序运行时间。

（六）“看门狗”技术

除了采取防御和抑制干扰的各项措施外，还采用了MCU自带的正常工作监视器（通常称为“看门狗”）来监视MCU的工作状况。通过不断检测程序循环运行时间，一旦发现程序循环时间超过最大循环运行时间，就认为系统跑程序，需进行出错处理。

（七）其他软件抗干扰设计

除了在硬件上采取一些抗干扰措施外，还需要在软件上采取一定措施。方法很多，有开关量输出、设置软件陷阱、软件冗余、重要指令冗余、数据的保护与恢复技术和NOP的使用等。