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時(shí)間：2023-03-20 16:25:47
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中圖分類號(hào)：V443 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
一．引言
我們知道在電子電路設(shè)計(jì)中的接地技術(shù)直接關(guān)系到了電器的使用壽命以及安全程度。在我國(guó)當(dāng)前，各種各樣的電子產(chǎn)品相繼誕生，電子產(chǎn)品的應(yīng)用也日益的廣泛，可以說(shuō)電子產(chǎn)品已經(jīng)成為了人們生活工作的一個(gè)重要的組成部分。我們知道電子干擾是有很大的危害性的，它不僅僅嚴(yán)重的降低了電子系統(tǒng)的可靠性，還能夠?qū)θ梭w的健康產(chǎn)生很大的負(fù)面作用。例如一些電子產(chǎn)品以及儀器就對(duì)電子電路的干擾十分的敏感，最常見的有家用電器比如收音機(jī)，電視機(jī)等等，還有一些醫(yī)用設(shè)備，比如心臟起搏器等等。這些對(duì)電子電路的干擾電磁波都十分的敏感，干擾嚴(yán)重影響了這些設(shè)備的正常工作，嚴(yán)重的甚至使這些設(shè)備無(wú)法工作。為此，我們必須重視電子電路抗干擾能力的設(shè)計(jì)，可以說(shuō)電子電路的抗干擾能力已經(jīng)成了當(dāng)前電子電路設(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的一方面，這是因?yàn)槿绱私拥丶夹g(shù)才顯得如此重要，可以說(shuō)接地技術(shù)的高低已經(jīng)直接影響到了電子電路的抗干能力了。
二．接地技術(shù)的種類和目的
我們知道電磁干擾對(duì)電器具有很大的影響，嚴(yán)重的降低了其穩(wěn)定性，也不利于工作人員的身體健康。為了保證用戶用電的安全可靠，必須注意電子電路設(shè)計(jì)中接地技術(shù)的科學(xué)合理性。我們知道安全保護(hù)接地是接地技術(shù)中比較常見的一種，采用這種接方式地主要是為了保護(hù)用戶的安全，在實(shí)際的生活中有的電器年記哦久了，則其絕緣性能下降，這樣就給用戶帶來(lái)了很大的安全隱患，采用這種保護(hù)性的接地就是為了消除這種安全隱患而采取的措施。再者一些電器設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生積累靜電，這樣就及其容易引起接觸性的觸電，甚至引起電器的爆炸，其危害極大，為了防止類似情況的發(fā)生，一般采用的接地方法是屏蔽接地法，能夠有效的防止靜電積累造成的損失。最后我們知道電磁干擾對(duì)電器設(shè)備是有很大的影響的，為了避免電器設(shè)備受到太多的電磁干擾，采取接地的方法可以有效的配出干擾，保證電器正常運(yùn)行。
三．接地技術(shù)中的接地方式
電子電路設(shè)計(jì)中接地方式是比較多的，其接地方式不同那么它產(chǎn)生的效果也會(huì)不同，所以對(duì)于比較常見的幾種接地方式我們要充分的了解，只有這樣才能在具體的電子電路設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用自如。以下介紹兩種最為普片使用的接地方式。
保護(hù)接零
一般用于三相四線制供電系統(tǒng)中的中性線，是電路環(huán)路的重要組成部分，在零線直接接地的一相四線制電網(wǎng)中，設(shè)計(jì)中一定要注意將電子電器設(shè)備征程運(yùn)行時(shí)小帶電的金屬外殼于電剛的零線連接起來(lái)，這樣一旦當(dāng)電器設(shè)備中的某一項(xiàng)發(fā)乍漏電或者是碰殼時(shí)，由于事先金屬外殼與零線相連，形成的單向短路，電流非常大，使電路保護(hù)裝置迅速動(dòng)的切斷電源，從而保護(hù)了操作人員的人身安全和電網(wǎng)其他部分的正常運(yùn)行，同時(shí)也可以避免一些重大安全事故的發(fā)生。
保護(hù)接地
接地保護(hù)的主要目的是為了防止用戶觸電，為了保護(hù)用戶的安全而采取的措施，保護(hù)接地可以說(shuō)是電子電路設(shè)計(jì)中最為常見的接地方式，一般來(lái)說(shuō)對(duì)于那些中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)都采用保護(hù)性的接地方式，采用這種方式則電器設(shè)備的支架以及外殼均要接地，這樣能夠取得比較好的效果，有效的保護(hù)的電器安全一用戶的安全。
四．電子電路設(shè)計(jì)中系統(tǒng)接地
通過(guò)接地技術(shù)的研究我們知道電子電路儀器中的電子儀器設(shè)備控制系統(tǒng)中遇到經(jīng)常需要解決的就是系統(tǒng)接地問(wèn)題，這也是設(shè)計(jì)中的一大難點(diǎn)。系統(tǒng)接地線是各種電路中的靜態(tài)，動(dòng)態(tài)電流的通道，同時(shí)又是各級(jí)電路通過(guò)共同的接地電阻相互耦合的途徑，這樣就形成了電路之間相互干擾的薄弱環(huán)節(jié)，所以電子電路設(shè)備中的切抗干擾技術(shù)，都和接地有很直接的關(guān)系。設(shè)計(jì)合理的接地足抑制噪音和防止干擾的主要途徑，不儀能保證電子電器設(shè)備的正常，穩(wěn)定和可靠性工作。
五．電子電路設(shè)計(jì)中系統(tǒng)接地的原則
根據(jù)不同的干擾源要設(shè)計(jì)不同的接地技術(shù)和工藝，不能存在僥幸認(rèn)為電路中只要有一點(diǎn)接地就能消除干擾，要尋求綜合性質(zhì)的接地方式，才是最為安拿有效的，接地點(diǎn)的選擇要恰當(dāng)，避免設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的新的干擾。接地點(diǎn)的選擇除了安全性外、還要一并考慮屏蔽效果的兼容性，就是要通過(guò)接地屏屏蔽技術(shù)達(dá)到消除多種干擾的綜臺(tái)目的。一般來(lái)說(shuō)．電子電路設(shè)計(jì)如何和大地接觸，與系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性能有著極為密切的關(guān)系，設(shè)計(jì)中常用以下三種方式。
1.浮地方式．不接觸大地的懸浮方式。是將電路設(shè)備與公共地可能引起環(huán)流的公共導(dǎo)線隔離開來(lái)，從而抑制來(lái)自接地線的干擾。這種接地方式的缺點(diǎn)是設(shè)備不與大地直接相連．容易出現(xiàn)靜電積累現(xiàn)象，這樣積累起來(lái)的電荷達(dá)到·定程度后，在設(shè)備和大地之間會(huì)產(chǎn)生具有強(qiáng)人放電電流的靜電擊穿現(xiàn)象。
2.單點(diǎn)接地方式，我們知道采取兩點(diǎn)接地扥方式很容易形成接地環(huán)路，一點(diǎn)接地的主要功能就是消除接地環(huán)路的形成。
3.多點(diǎn)接地方式，對(duì)于工作頻率較高的高頻電路，由于各元器件的引線和電路本身布局的電感都將增加接地線的阻抗，一點(diǎn)接地方式已不再適用
五．結(jié)束語(yǔ)
當(dāng)前我國(guó)的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶動(dòng)了我國(guó)電子行業(yè)的迅速發(fā)展，各種電子產(chǎn)品相繼誕生，并且應(yīng)用日益廣泛。在當(dāng)前，我們已經(jīng)進(jìn)入了信息時(shí)代，各種各樣的電子產(chǎn)品已經(jīng)成為了人們生活的一部分，和人們的生活緊密相連，所以電子產(chǎn)品已經(jīng)成為了當(dāng)今不可或缺的一部分。但是我們知道，電子產(chǎn)品都存在電磁干擾，這不僅僅嚴(yán)重影響了電子系統(tǒng)的可靠性而且也嚴(yán)重危害到了工作人員以及用戶的健康狀態(tài)。所以，正是因?yàn)檫@個(gè)原因在進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)時(shí)，我們要充分考慮其接地技術(shù)，這樣可以有效的抗干擾能力。提高電子設(shè)備的抗干擾能力不僅僅可以提高經(jīng)濟(jì)利益還可以提高社會(huì)效益。可以說(shuō)科學(xué)的接地技術(shù)已經(jīng)成為了電子電路設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的方面，是在電子電力設(shè)計(jì)工作中必須認(rèn)真考慮的問(wèn)題，其重要性不言而喻。所以本文就這個(gè)問(wèn)題作了簡(jiǎn)單的探討。
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中圖分類號(hào)：TM6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
一、前言
分散控制系統(tǒng)綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)，和自動(dòng)化控制系統(tǒng)等多種先進(jìn)技術(shù)系統(tǒng)，讓這個(gè)系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)遍布各生產(chǎn)基地的監(jiān)控站，監(jiān)測(cè)站，并以通信網(wǎng)絡(luò)將操作管理站和相關(guān)需要集中操作的地區(qū)連接起來(lái)，實(shí)施集中管理，統(tǒng)一操作。分散控制系統(tǒng)很早便在我國(guó)的火力發(fā)電廠得到了推廣運(yùn)用，并取得了輝煌的發(fā)展成果。到目前為止，我國(guó)的大部分火力發(fā)電廠都已經(jīng)采取這種控制系統(tǒng)，分散控制系統(tǒng)日漸成為整個(gè)控制中心的中樞，對(duì)保證整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行，保持電力的穩(wěn)定安全，有著十分重要的地位和作用。雖然，分散控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，但是，在整個(gè)系統(tǒng)中，來(lái)自各處的線纜都會(huì)和系統(tǒng)相連，各種外部干擾很容易以電源或者是各種線纜為媒介侵入，加劇干擾的負(fù)面作用。在現(xiàn)階段的分散控制系統(tǒng)生產(chǎn)使用中，電廠分散控制系統(tǒng)內(nèi)部使用了很多電子產(chǎn)品或者電子元器件，電磁干擾顯得更為嚴(yán)重。因此，要綜合考慮到多種因素，加強(qiáng)電廠分散控制系統(tǒng)抗干擾措施的研究。
二．電廠分散控制系統(tǒng)干擾來(lái)源分析
探究各種干擾的來(lái)源對(duì)于分散控制系統(tǒng)抗干擾措施研究有著十分重要的意義。從總體而言，電廠分散控制系統(tǒng)的干擾源主要來(lái)自內(nèi)部和外部，內(nèi)部干擾和外部干擾組成了影響整個(gè)系統(tǒng)正常工作的干擾來(lái)源。
1. 系統(tǒng)內(nèi)部干擾
系統(tǒng)內(nèi)部干擾主要是因?yàn)榉稚⒖刂葡到y(tǒng)內(nèi)部裝置的各種電子設(shè)施或者是電子元器件的應(yīng)用而產(chǎn)生，主要包括過(guò)渡干擾和固定干擾，當(dāng)電路在動(dòng)態(tài)工作時(shí)候，引發(fā)的干擾便是過(guò)渡干擾，當(dāng)接觸面上的電導(dǎo)率具有很大差異或者不一致時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生接觸干擾，此種干擾類型稱為固定干擾。
2.系統(tǒng)外部干擾
系統(tǒng)外部的干擾主要是設(shè)備在使用過(guò)程中受到外部環(huán)境和使用條件的影響而產(chǎn)生的干擾因素，這種干擾和分散控制系統(tǒng)的各種元件沒有直接聯(lián)系。系統(tǒng)外部干擾主要有以下幾種。
（一）從電源線傳導(dǎo)來(lái)的電磁干擾
在電廠中，分散控制系統(tǒng)在 用電母線處安裝有各種動(dòng)力設(shè)備，風(fēng)機(jī)，凝結(jié)水泵等。由于這些設(shè)備的功率很大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，產(chǎn)生電磁干擾，開關(guān)設(shè)備時(shí)候，會(huì)讓電壓波動(dòng)，產(chǎn)生低頻干擾。
（二）從信號(hào)線、控制線傳導(dǎo)來(lái)的干擾
電廠的分散控制系統(tǒng)有著各種接線，這些接線也是各種外部干擾進(jìn)入的路線來(lái)源。一是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)變送器供電電源或共用儀表的供電電源串入的干擾；二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾。當(dāng)發(fā)生信號(hào)干擾時(shí)候，會(huì)大大降低測(cè)量的精度，甚至損壞各種元器件，或造成邏輯數(shù)據(jù)的變化和系統(tǒng)設(shè)備的誤動(dòng)或是死機(jī)。
（三）接地系統(tǒng)混亂時(shí)引起的干擾
接地系統(tǒng)在產(chǎn)生電磁干擾，抑制電磁干擾方面都有著十分重要的作用。一方面，不合理的接地，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾信號(hào)，讓電廠的分散控制系統(tǒng)難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。正確的接地可以防止電磁干擾，同時(shí)也可以減少設(shè)備向外發(fā)出干擾信號(hào)的頻率。因此，分散控制系統(tǒng)的接地是一把雙刃劍。在干擾來(lái)源中，如果接地系統(tǒng)混亂，比如每個(gè)接地點(diǎn)的電位分布不平衡，各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，機(jī)械設(shè)備間接地電位差距很大，地環(huán)路電流情況嚴(yán)重，系統(tǒng)干擾嚴(yán)重，使得整個(gè)電廠的分散控制系統(tǒng)難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
三．電廠分散控制系統(tǒng)抗干擾措施探究
電廠分散控制系統(tǒng)在整個(gè)電廠運(yùn)作中處于核心地位，要保障其正常工作，必須做好內(nèi)部外部的抗干擾措施。從多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出，要堅(jiān)持從抗干擾措施開始，本著控制干擾源，切斷或弱化電磁干擾的路徑，優(yōu)化系統(tǒng)裝置，提高系統(tǒng)自身抗干擾能力等三方面的原則，科學(xué)是設(shè)計(jì)，使用高質(zhì)量的設(shè)備和元器件，規(guī)范安裝，并做好各種維護(hù)措施，保證整個(gè)電廠分散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和兼容性，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。將從以下幾個(gè)方面做出探究。
1.科學(xué)合理選擇系統(tǒng)設(shè)備
（一）電廠分散控制系統(tǒng)的設(shè)備選擇在抗干擾中有著十分重要的作用。選擇抗干擾性能較好的設(shè)備產(chǎn)品，保證含電磁兼容性。比如采用浮地技術(shù)加強(qiáng)抗外部干擾的能力，使用隔離性能較好的電廠分散控制系統(tǒng)，要選擇耐壓能力較強(qiáng)的系統(tǒng)設(shè)備，使得電廠分散控制系統(tǒng)可以再電場(chǎng)強(qiáng)度高，頻場(chǎng)較高的環(huán)境中正常工作。
（二）做好電纜的選擇
電廠的電纜選擇是電廠分散控制系統(tǒng)抗干擾措施的重要環(huán)節(jié)。要保證強(qiáng)、弱信號(hào)不應(yīng)使用同一根電纜，信號(hào)電纜應(yīng)盡可能避開電力電纜，避免與電力電纜平行布設(shè)。在傳輸距離較小時(shí)，可以選用單根導(dǎo)線或一般控制電纜傳輸，在傳輸距離較大時(shí)，宜選用總屏控制電纜或?qū)g|總屏計(jì)算機(jī)電纜；模擬量信號(hào)在現(xiàn)場(chǎng)傳輸中應(yīng)選用屏蔽電纜，對(duì)于信號(hào)精度要求較高的場(chǎng)合，可選用對(duì)絞分屏計(jì)算機(jī)電纜或?qū)g總屏計(jì)算機(jī)電纜。
2．做好隔離措施
（一）電廠分散控制系統(tǒng)設(shè)備的隔離
在電廠分散控制系統(tǒng)抗干擾措施中，要本著電氣設(shè)備電纜用量最短原則，要將電廠分散控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備安裝在主廠房之間，設(shè)備間內(nèi)部要采用防靜電活動(dòng)地板，要使用鋼筋作為接地引線，做好接地工作，要把強(qiáng)電設(shè)備或者電路設(shè)計(jì)安裝在遠(yuǎn)離硬件設(shè)備安裝間，以便隔離電磁干擾。
（二）電廠分散控制系統(tǒng)電源的隔離
為保證分散控制系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，要使用交流電穩(wěn)壓器對(duì)分散控制系統(tǒng)的電源進(jìn)行穩(wěn)壓。由于未屏蔽的電源變壓器之間耦合電容大，共模干擾很強(qiáng)，因此，要在電源變壓器的初次級(jí)之間設(shè)置屏蔽層，來(lái)減少變壓器初次級(jí)之間的干擾，隔離變壓器可以切斷變壓器兩端的低頻共模電流。但有時(shí)隔離變壓器初次級(jí)之間的寄生電容仍能夠?yàn)轭l率較高的共模電流提供通路，因此隔離變壓器的屏蔽層必須良好接地。
3．科學(xué)合理的接地
在電廠的分散控制系統(tǒng)中，合理科學(xué)的接地是整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)暢通的保證，是整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)?；靵y的接地會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的干擾，嚴(yán)重影響到設(shè)備的工作。因此，在進(jìn)行分散控制系統(tǒng)抗干擾措施時(shí)候，必須綜合多種因素，科學(xué)合理的做好接地措施。
(一)采用統(tǒng)一的接地網(wǎng)
系統(tǒng)中的交流工作地、直流工作地、屏蔽地、安全保護(hù)地之間應(yīng)保持嚴(yán)格的絕緣，在總匯集板匯合后再用一根接地電纜接到接地網(wǎng)上。所有接地點(diǎn)應(yīng)與接地網(wǎng)牢固連接，且應(yīng)盡量減少接地點(diǎn)與接地網(wǎng)的距離，但要滿足接地電阻的要求。
(二)信號(hào)線采用屏蔽電纜，并且合理接地
信號(hào)線的屏蔽層接地必須保證單點(diǎn)接地，避免多點(diǎn)接地。信號(hào)源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號(hào)源側(cè)接地；信號(hào)源不接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在系統(tǒng)側(cè)接地，這時(shí)就應(yīng)將屏蔽層接地點(diǎn)改在信號(hào)源側(cè)接地。如果信號(hào)源端系統(tǒng)側(cè)都要求接地，則對(duì)信號(hào)必須采用變壓器隔離或光電隔離等措施，并且屏蔽層應(yīng)在信號(hào)源側(cè)接地。信號(hào)電纜中間有接頭時(shí)，在接頭處的屏蔽層要妥善連接，并將屏蔽層的部分用絕緣帶包好。
四．結(jié)束語(yǔ)
電廠的分散控制系統(tǒng)的抗干擾是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工程，在設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，要針對(duì)具體的干擾來(lái)源，采取合理有效的措施，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)抗干擾要采用內(nèi)外干擾相結(jié)合的考慮方法，從設(shè)備抗干擾性能，線路的敷設(shè)，接地等各個(gè)方面做出抗干擾措施，保證整個(gè)電廠分散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。
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[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(guò)程中，如果不充分考慮可靠性問(wèn)題，在強(qiáng)電場(chǎng)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(wú)法正常運(yùn)行或出錯(cuò)誤（誤跳閘事故等），無(wú)法向站場(chǎng)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(guò)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(chǎng)的干擾
1．正常情況下的穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)和短路事故時(shí)的暫態(tài)磁場(chǎng)兩種，特別是短路事故時(shí)的磁場(chǎng)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(chǎng)。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(guò)程，也產(chǎn)生一定的磁場(chǎng)。4．無(wú)線通信、對(duì)講機(jī)等輻射電磁場(chǎng)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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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(wú)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(guò)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(guò)光耦送到另一側(cè)去，能有效地防止干擾從過(guò)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(lái)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(guò)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(zhǎng)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(guò)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)
中圖分類號(hào)：V249 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2012）09-0104-02
1、引言
艦載機(jī)的著艦有很大的風(fēng)險(xiǎn)性，首先飛機(jī)的甲板長(zhǎng)度有限，艦載機(jī)必須保證以一定的著艦高度、一定的降落角和合適的姿態(tài)降落到甲板上，同時(shí)要求著艦點(diǎn)的位置要求非常準(zhǔn)確，這樣在著艦時(shí)才能鉤住阻攔索，其次，航母由于受到海浪的影響，其甲板會(huì)產(chǎn)生艏搖、橫搖、縱搖和升沉的運(yùn)動(dòng)，這樣的運(yùn)動(dòng)會(huì)使艦載機(jī)的理想著艦點(diǎn)位置發(fā)生變化，為了保證艦載機(jī)安全著艦，現(xiàn)代的航母都裝備一套完整的著艦引導(dǎo)系統(tǒng)，向飛機(jī)提供精確的著艦引導(dǎo)數(shù)據(jù)。
目前，國(guó)內(nèi)用于艦載的光電跟蹤設(shè)備很多，但真正用于艦載機(jī)引導(dǎo)的光電跟蹤設(shè)備還很少，作為用于著艦引導(dǎo)的光電跟蹤設(shè)備，為了能夠準(zhǔn)確安全的引導(dǎo)艦載機(jī)著艦，光電經(jīng)緯儀必須采用高精度的視軸穩(wěn)定控制方法，克服船搖的影響，從飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)到安全著艦的過(guò)程中穩(wěn)定跟蹤飛機(jī)。
2、光電著艦引導(dǎo)系統(tǒng)
光電著艦引導(dǎo)系統(tǒng)是集可見、中波、測(cè)距功能于一體的光電跟蹤設(shè)備，具有隨動(dòng)跟蹤、單站定位的功能。由光電跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)和機(jī)下控制臺(tái)組成，光電跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝了激光測(cè)距機(jī)、變焦距可見電視和中波紅外三個(gè)傳感器系統(tǒng)。這3個(gè)傳感器組合在一起，可實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)、近距離目標(biāo)的捕獲、跟蹤和測(cè)量。變焦距可見電視焦距變化范圍大，可實(shí)現(xiàn)對(duì)近距離目標(biāo)的捕獲、跟蹤；中波紅外系統(tǒng)的探測(cè)器的波長(zhǎng)為3-5μm，主要實(shí)現(xiàn)低能見度時(shí)對(duì)目標(biāo)的捕獲、跟蹤和測(cè)量；激光測(cè)距系統(tǒng)的激光波長(zhǎng)為1.57μm，為人眼安全的激光波長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)距離的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)光電跟蹤測(cè)量系統(tǒng)單站定位的功能。其光電跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)效果如圖1所示。
3、視軸穩(wěn)定跟蹤技術(shù)
安裝在艦船上的跟蹤設(shè)備，為使設(shè)備正常工作，必須采用穩(wěn)定控制方法，從穩(wěn)定技術(shù)角度看，目前采用的方法可分為機(jī)械平臺(tái)和視軸自穩(wěn)定控制。
光電著艦引導(dǎo)系統(tǒng)采用視軸穩(wěn)定技術(shù)是陀螺穩(wěn)定技術(shù)，屬于視軸自穩(wěn)定控制方法，將兩個(gè)互相垂直的單自由度的陀螺安裝在俯仰框上，兩個(gè)陀螺分別敏感經(jīng)緯儀在方位和俯仰方向相對(duì)于慣性空間的運(yùn)動(dòng)，并將此信號(hào)作為速度反饋實(shí)現(xiàn)陀螺穩(wěn)定。其兩軸陀螺穩(wěn)定伺服機(jī)構(gòu)組成框圖如圖2所示。
從控制原理的角度上看，視軸自穩(wěn)定控制技術(shù)有兩種方法，第一種方法為船搖速度前饋法，第二種方法為速率陀螺反饋法。
3.1 船搖速度前饋法
利用船上慣導(dǎo)系統(tǒng)或其它穩(wěn)定基準(zhǔn)實(shí)時(shí)測(cè)量船搖運(yùn)動(dòng)的橫搖、縱搖、艏搖角度和角速度，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)平滑處理和解算外推，求出船搖速度前饋量。分別輸入到伺服控制系統(tǒng)方位和高低回路，進(jìn)一步補(bǔ)償船搖擾動(dòng)引起的指向誤差[2]。
3.2 速率陀螺反饋法
速率陀螺反饋法，即將兩個(gè)正交速率陀螺安裝在天線俯仰支臂上，分別敏感船搖運(yùn)動(dòng)在天線橫向及俯仰軸向引起的擾動(dòng)信號(hào)，并負(fù)反饋到角伺服控制系統(tǒng)各只路中組成各自的穩(wěn)定回路。這種方法已經(jīng)在我所研制的設(shè)備上得到了應(yīng)用。
其伺服控制結(jié)構(gòu)有兩種如圖3、4所示。
比較兩種方法可知，前者由于在陀螺反饋穩(wěn)定回路中除包含基座機(jī)械諧振頻率外，還存在速率陀螺本身的閉環(huán)諧振頻率，因此對(duì)穩(wěn)定回路的穩(wěn)定性影響較大，使陀螺穩(wěn)定回路頻率展寬受到限制，對(duì)高頻擾動(dòng)的隔離度降低，但它設(shè)計(jì)、調(diào)試比較容易。后者在穩(wěn)定回路內(nèi)少了一個(gè)陀螺諧振環(huán)節(jié)，使穩(wěn)定回路頻帶可做得更高，它對(duì)高頻船搖擾動(dòng)隔離效果更好，但設(shè)計(jì)與調(diào)試的技術(shù)難度大[4]。
本論文采用以編碼器測(cè)速組成了速度內(nèi)環(huán)，陀螺反饋?zhàn)鳛樗俣确€(wěn)定外環(huán)組成雙速度環(huán)穩(wěn)定控制的方法。內(nèi)環(huán)包含了驅(qū)動(dòng)電機(jī)及負(fù)載平臺(tái)，主要作用是克服控制對(duì)象非線性和摩擦力矩對(duì)跟蹤精度的影響；在速度穩(wěn)定外環(huán)中，速率陀螺測(cè)量出框架相對(duì)于慣性空間的轉(zhuǎn)速，主要用于敏感載體擾動(dòng)，通過(guò)伺服控制實(shí)現(xiàn)視軸穩(wěn)定，這樣的控制方法把抗摩擦力矩干擾功能和隔離載體干擾功能采用分層設(shè)計(jì)。
3.3 控制方法的抗干擾性分析
為了顯示雙速度穩(wěn)定環(huán)在抗干擾方面的優(yōu)越性，本文接下來(lái)分別采用船搖前饋的控制方法、采用陀螺反饋的單速度環(huán)的控制方法和采用陀螺反饋的雙速度環(huán)的控制方法對(duì)光電經(jīng)緯儀的伺服控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì)。并對(duì)三種控制器的抗干擾性能進(jìn)行分析?？垢蓴_性的分析方法是在船搖擾動(dòng)的輸入處施加與艦船搖運(yùn)動(dòng)相近周期和幅值的正弦干擾信號(hào)，然后比較經(jīng)緯儀角度輸出端處的響應(yīng)[3]。輸入的干擾信號(hào)如圖5所示，圖6為三種控制方法對(duì)干擾的輸出響應(yīng)曲線。通過(guò)三個(gè)輸出響應(yīng)曲線我們可以得到如下結(jié)論：采用陀螺反饋的雙速度環(huán)的視軸控制方法對(duì)干擾的抑制能力最強(qiáng)，采用速度前饋的控制方法對(duì)干擾的抑制能力最差。
4、結(jié)語(yǔ)
本文針對(duì)艦載機(jī)著艦過(guò)程的復(fù)雜性和危險(xiǎn)性，設(shè)計(jì)了一套光電著艦引導(dǎo)系統(tǒng)，用于在艦載機(jī)著艦的過(guò)程中向飛行員提供精確的著艦引導(dǎo)數(shù)據(jù)。同時(shí)針對(duì)其視軸穩(wěn)定這一關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，采用基于陀螺的雙速度環(huán)的控制方法對(duì)伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)抗干擾性能的分析，表明此控制方法有效可行，可以提高系統(tǒng)的隔離度。
參考文獻(xiàn)
[1]鄭峰嬰.艦載機(jī)著艦引導(dǎo)技術(shù)研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2007.
隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，論文工業(yè)過(guò)程的智能化、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛．單片機(jī)系統(tǒng)由于其抗干擾性能較好被大量應(yīng)用到工業(yè)過(guò)程控制的各個(gè)領(lǐng)域。因?yàn)楣I(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較惡劣，單片機(jī)系統(tǒng)在使用過(guò)程中通常會(huì)出現(xiàn)一些設(shè)計(jì)時(shí)想不到的新情況、新問(wèn)題，這就需要進(jìn)一步修改和完善．因此，有必要設(shè)計(jì)一套單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)反饋的各種問(wèn)題，隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)中的功能模塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和分析，解決工程實(shí)際問(wèn)題．本文設(shè)計(jì)的這套單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有自動(dòng)采集多路模擬量、對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示、根據(jù)設(shè)定的參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制輸出、與計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信等功能．
1系統(tǒng)組成及工作原理
綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：89C51單片機(jī)及其仿真系統(tǒng)，溫度、壓力等模擬量傳感器及其接口電路，A／D轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，按鍵控制模塊，日歷時(shí)鐘模塊，看門狗電路模塊，F(xiàn)P—GA模塊，液晶顯示模塊，通信模塊及上位計(jì)算機(jī)，其組成框圖如圖1所示．系統(tǒng)采用89C51單片機(jī)作為主控芯片，A／D轉(zhuǎn)換模塊將多路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為該系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)提供存儲(chǔ)空間；按鍵控制模塊向CPU傳回鍵值，用來(lái)設(shè)置和調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)；日歷時(shí)鐘芯片不僅可以給系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時(shí)間，而且為系統(tǒng)提供掉電保護(hù)功能；看門狗電路模塊為系統(tǒng)提供了精確復(fù)位和低電壓監(jiān)控功能，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障或程序跑飛，它就可以在超時(shí)周期之后使CPU復(fù)位，提高系統(tǒng)的整體可靠性和抗干擾能力．FPGA模塊是現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列，通過(guò)編程可將它作為多種數(shù)字邏輯器件使用；LCD液晶顯示模塊可以同時(shí)顯示多行字符及自造圖形，主要用來(lái)顯示采集到的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時(shí)間等；兼容RS485和RS232兩種協(xié)議的全雙工串行通信接口，可以與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)(約1200m)近(約15m)距離的數(shù)據(jù)通信[1]；上位計(jì)算機(jī)將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、繪制模擬曲線、打印曲線和數(shù)據(jù)文件，按照用戶的具體要求作進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析和處理，同時(shí)發(fā)送控制參數(shù)，對(duì)被測(cè)對(duì)象的溫度、壓力等進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)．
2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1單片機(jī)仿真系統(tǒng)
單片機(jī)仿真系統(tǒng)可以模擬CPU在仿真機(jī)上運(yùn)行用戶程序(程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器借用仿真機(jī)的)，也可以連接外部電路來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與控制功能．仿真機(jī)一般都具有單片機(jī)的基本功能部件，如CPU、RAM、用戶程序存儲(chǔ)區(qū)、鍵盤等；具有單步、設(shè)置斷點(diǎn)(以便隨時(shí)觀察內(nèi)部各RAM、特殊功能寄存器的數(shù)據(jù)變化)、連續(xù)運(yùn)行用戶程序的功能[2]．
監(jiān)控程序放置在仿真機(jī)內(nèi)，要仿真的CPU器件位于仿真機(jī)外仿真線的端頭，畢業(yè)論文更換不同的仿真頭和CPU，該機(jī)可以仿真8031、89C2051、89C51等類型的單片機(jī)，該機(jī)的調(diào)試軟件可以直接編輯匯編源程序．通過(guò)仿真機(jī)進(jìn)行編程和調(diào)試減少了對(duì)芯片的頻繁寫人、擦除和修改操作，只有當(dāng)程序調(diào)試順利通過(guò)才將程序?qū)懭胄酒?，編程方便且?jié)省時(shí)間．
2．2傳感器的選擇及信號(hào)變送電路的設(shè)計(jì)
傳感器作為系統(tǒng)的感知器件，直接影響著系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性．本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，溫度傳感器選用精度高，線性度好，使用方便的LM335傳感器；壓力傳感器選用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變式壓力傳感器，它具有精度高、響應(yīng)速度快、分辨率高等特點(diǎn)．傳感器接El電路的設(shè)計(jì)采用了模塊化設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了溫度、壓力等專門接口電路，直接與上述各種傳感器相連．由于從傳感器輸出的模擬電信號(hào)非常微弱，需對(duì)這些模擬信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)為了確保信號(hào)不失真，選用了線性度好、抗干擾能力強(qiáng)的高精度運(yùn)放OP07，其特點(diǎn)是輸入失調(diào)電壓較高、溫漂較小、開環(huán)電壓增益較高、共模抑制比較大，它輸出的模擬信號(hào)經(jīng)10位A／D轉(zhuǎn)換器TLC1543轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，送人89C51進(jìn)行處理．
2．3通信模塊的設(shè)計(jì)
計(jì)算機(jī)(PC)串行通信端口是RS232負(fù)邏輯電平，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上既有RS232接El，又有RS485接口，可以通過(guò)RS232總線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，也可以通過(guò)RS485總線進(jìn)行多機(jī)通信_(tái)3]，RS485總線上最多可掛接32個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，總體布局如圖2所示．所以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之間的近距離通信，通過(guò)RS232接口即可；若要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)距離通信，則必須將RS232電平轉(zhuǎn)換為RS485電平后，才可將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)掛接在RS485總線上．RS232-RS485電平轉(zhuǎn)換原理如圖3所示，通過(guò)MAX485的差動(dòng)輸入(A、B)與RS485總線相連進(jìn)行信號(hào)的收／發(fā)，由于RS485總線上只能進(jìn)行半雙工通信，所以MAX232和MAX485之間除了接收和發(fā)送線外，還有一個(gè)信號(hào)線來(lái)控制MAX485的接收使能(RE)和發(fā)送使能(DE)，在PC與RS232相連的這一側(cè)，通過(guò)PC的請(qǐng)求發(fā)送(RTS)來(lái)控制．
2．4串行總線I*2C
I*2C總線是PHILIPS公司開發(fā)的一種簡(jiǎn)單、雙向二線制串行總線[4]．它只需兩根線(串行時(shí)鐘線SCL和串行數(shù)據(jù)線SDA)就能完成掛接在總線上的若干個(gè)IC器件與微處理器之問(wèn)的數(shù)據(jù)交換．該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用具有IC總線接口的看門狗芯片CATll61和可編程實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片PCF8563，由于單片機(jī)89C51自身沒有IC總線接口，所以采用軟件合成IC總線與它們相接．
IC串行總線與并行總線的最大區(qū)別在于：并行總線有地址總線，CPU通過(guò)地址總線訪問(wèn)從器件；而IC總線利用數(shù)據(jù)傳送中的前幾個(gè)字節(jié)傳送地址信息，所以占用CPU的口線大大減少[5]．隨著智能化測(cè)控儀器日趨小型化和集成化，IC串行總線正在逐步取代傳統(tǒng)的并行總線．．5抗干擾設(shè)計(jì)
工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境一般較差，干擾較嚴(yán)重，為了保證系統(tǒng)可靠工作，必須解決抗干擾問(wèn)題．針對(duì)工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)可能產(chǎn)生的干擾、干擾來(lái)源、傳播途徑等，采用了軟硬件方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)．硬件抗干擾設(shè)計(jì)主要包括：對(duì)電源噪聲進(jìn)行濾波、大功率驅(qū)動(dòng)電路接口進(jìn)行光電隔離、集成電路芯片的VCC與地之間并連電容、優(yōu)化電路板的布線、看門狗監(jiān)控等；軟件抗干擾設(shè)計(jì)主要包括：軟件陷阱、軟件自恢復(fù)、數(shù)字濾波、求平均值等．
對(duì)于數(shù)據(jù)輸入通道的干擾，采用軟硬件結(jié)合的方法進(jìn)行濾波．當(dāng)存在隨機(jī)干擾而使被測(cè)信號(hào)中混入了無(wú)用成分時(shí)，碩士論文首先經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間連續(xù)的RC濾波電路，再經(jīng)A／D變換成二進(jìn)制數(shù)字量后，進(jìn)行數(shù)字濾波．因?yàn)橛布V波能很好地抑制高頻干擾，而對(duì)低頻干擾的濾波效果卻較差；而軟件數(shù)字濾波算法對(duì)低頻干擾具有較好的抑制能力．
在控制強(qiáng)電設(shè)備的開關(guān)量輸出通道中，為防止現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾或工頻電壓通過(guò)輸出通道反串到監(jiān)控系統(tǒng)，采用了光電隔離技術(shù)．因?yàn)楣庑盘?hào)的傳輸不受電場(chǎng)、磁場(chǎng)的干擾，可有效地防止干擾信號(hào)因耦合而進(jìn)入系統(tǒng)，達(dá)到電氣隔離的效果．
3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件包括單片機(jī)軟件和PC機(jī)軟件．單片機(jī)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，利用MCS一51匯編語(yǔ)言編寫．根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能，該軟件由主程序以及數(shù)據(jù)采集、A／D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)通信、日歷時(shí)鐘編程、鍵盤中斷調(diào)控、液晶顯示、D／A轉(zhuǎn)換、數(shù)碼管顯示等程序模塊組成．下面以加熱爐的爐溫控制為例，給出系統(tǒng)程序流程圖如圖4所示．
PC機(jī)軟件的主要功能是對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、動(dòng)態(tài)模擬顯示、報(bào)表繪制、打印輸出等．PC機(jī)軟件采用VisualBasic6．0編寫，醫(yī)學(xué)論文PC機(jī)與單片機(jī)之間的實(shí)時(shí)通信程序主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)的串行通訊口進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和雙向通信，此外，PC機(jī)程序還將單片機(jī)采集過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)按照用戶的具體要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、生成報(bào)表和數(shù)據(jù)文件等，并對(duì)不同情況下得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)出變化規(guī)律．
4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
為了測(cè)試該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，將5臺(tái)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與工業(yè)計(jì)算機(jī)組成分布式多機(jī)通信系統(tǒng)，單片機(jī)串口工作方式1(傳送一幀信息10位)，波特率2400bps，一幀數(shù)據(jù)采用5個(gè)字節(jié)(其中數(shù)據(jù)占2個(gè)字節(jié)是因?yàn)锳／D轉(zhuǎn)換結(jié)果是10位)的格式，如表1所示．5臺(tái)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各采集一次數(shù)據(jù)給PC機(jī)傳送時(shí)，理論上連續(xù)發(fā)送速率為2400／(10*5*5)===9．6次／s．經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)在120ms后收到了5臺(tái)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)送的共250位數(shù)據(jù)，實(shí)際發(fā)送速率約為8次／s，這是因?yàn)橛袪顟B(tài)轉(zhuǎn)換和等待時(shí)間；為了測(cè)試系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，將調(diào)試好的程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)芯片，使系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，120h后觀察系統(tǒng)仍然在按設(shè)定的流程工作，沒有出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象．該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，據(jù)此設(shè)計(jì)了工業(yè)加熱爐爐溫控制系統(tǒng)并在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝使用，結(jié)果系統(tǒng)能連續(xù)正常工作(工業(yè)計(jì)算機(jī)故障除外)，測(cè)量隨機(jī)誤差為±0．01℃，控制結(jié)果滿
足了實(shí)際要求．
5結(jié)論
該綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不僅能為以單片機(jī)為核心的系統(tǒng)前期探索研究提供一種方便的實(shí)驗(yàn)裝置，而且能在遠(yuǎn)離工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)室解決工業(yè)應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)可以將許多分散的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目整合在一起進(jìn)行研究和分析，節(jié)約資源，降低成本；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)正確率高，通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，系統(tǒng)工作可靠；單片機(jī)串行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的分布式通訊系統(tǒng)靈活性強(qiáng)，易于擴(kuò)充，其基本原理適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的分布式數(shù)據(jù)采集、檢測(cè)及控制系統(tǒng)，具有很大的實(shí)用價(jià)值．
參考文獻(xiàn)：
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1引言
我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展迅速,電力系統(tǒng)容量越來(lái)越大。隨著繼電保護(hù)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,系統(tǒng)中微機(jī)型繼電保護(hù)已應(yīng)用的極為廣泛。為了工作和安全的需要,電力系統(tǒng)及其電氣設(shè)備的某些部分與大地相連接,這就是接地。電力系統(tǒng)的接地是必須的,也是必要的。
本論文主要針對(duì)電力二次系統(tǒng)的接地方法展開探討分析,并對(duì)其中的抗干擾設(shè)計(jì)進(jìn)行研究,以期從中找到可靠有效的電力二次系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì)與抗干擾設(shè)計(jì)方法,并以此和廣大同行分享。
2電力二次系統(tǒng)接地分析
2.1 常用的接地種類
接地的種類主要有以下凡種:
(1) 工作接地:工作接地是為系統(tǒng)正常工作而設(shè)置的接地。如為了降低電力設(shè)備的絕緣水平,在110kV及以上電力系統(tǒng)中采用中性點(diǎn)接地的運(yùn)行方式,在兩線一地的雙極高壓直流輸電中也需將其中性點(diǎn)接地。
(2) 防雷接地:為了避免雷電的危害,避雷針、避雷線和避雷器等防雷設(shè)備都必須配以相應(yīng)的接地裝置以便將雷電流引入大地。
(3) 安全接地:為了保證人身的安全,將電氣設(shè)備外殼設(shè)置的接地。
2.2 電力二次系統(tǒng)接地方法
具體來(lái)說(shuō),二次系統(tǒng)的接地問(wèn)題,也就是二次裝置和二次回路及二次電纜屏蔽層的接地,主要分為以下幾種情況:
(1) 保護(hù)系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)的接地
繼電保護(hù)裝置的工作環(huán)境中干擾是嚴(yán)重的,這些干擾的特點(diǎn)是頻率高,幅度大,因而可以順利通過(guò)各種分布電容的耦合;另一方面這些干擾持續(xù)時(shí)間短。繼電保護(hù)的可靠性要求體現(xiàn)在兩個(gè)方面:不誤動(dòng)和不拒動(dòng)。
對(duì)于微機(jī)型保護(hù)裝置,由于其工作是在時(shí)鐘節(jié)拍的嚴(yán)格控制下高速同步進(jìn)行的,這些干擾一旦闖入,輕則引起動(dòng)作延遲,重則導(dǎo)致程序中止或出錯(cuò),甚至元件損壞,所以抗干擾是微機(jī)保護(hù)的一個(gè)重要內(nèi)容,除了在軟硬件設(shè)計(jì)中進(jìn)行抗干擾外,降低干擾是最直接和最根本的抗干擾方法,而接地是降低干擾最有效的措施,所以微機(jī)保護(hù)的接地是極其重要的。保護(hù)系統(tǒng)的接地方式有三種:懸浮接地,單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地。
(2) 二次回路的接地
二次回路的接地主要是互感器回路的接地。電力系統(tǒng)中互感器主要作用是將大電流變成小電流或?qū)⒏唠妷鹤兂傻碗妷阂员阌跍y(cè)量,同時(shí)利用互感器將二次回路與一次高壓電路隔開,以保證二次回路、儀器和人身的安全。
(3) 二次電纜屏蔽層的接地
現(xiàn)階段,電力系統(tǒng)及測(cè)控領(lǐng)域所用的控制電纜和信號(hào)電纜均采用屏蔽電纜,其首要因素是屏蔽電纜具有良好的抗干擾性能,這對(duì)于廣泛應(yīng)用的微機(jī)系統(tǒng)和電子設(shè)備尤為重要。這些屏蔽線,有用于低頻設(shè)備的單芯、兩芯及多芯屏蔽線,雙絞屏蔽線和用于高頻設(shè)備的同軸電纜等。由于其使用環(huán)境、條件及信號(hào)的不同,因此在實(shí)施屏蔽時(shí)的接地方式也不同。
3電力二次系統(tǒng)抗干擾探討
3.1 電力二次系統(tǒng)的常見干擾源
干擾源大致可分為以下幾類:
(1) 電磁耦合干擾:電力系統(tǒng)一次設(shè)備和二次之間凡乎都是通過(guò)電磁耦合進(jìn)行工作的,同時(shí),電場(chǎng)效應(yīng)和磁場(chǎng)效應(yīng)也無(wú)處不在,因此,一次設(shè)備本身的高壓電場(chǎng)可通過(guò)電容耦合到二次設(shè)備;大電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)也可通過(guò)電感耦合到二次設(shè)備。
(2) 射頻干擾:由于天線效應(yīng),大型變壓器、大型發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)、高壓導(dǎo)線等都會(huì)發(fā)射出工頻和諧波頻率的電磁輻射。
(3) 雷電干擾:雷電流平均20kA,最高可達(dá)200kA,其發(fā)生時(shí)間處于μs級(jí),雷電流對(duì)二次的影響主要是在二次電纜上的干擾。雷電流經(jīng)避雷器入地,使得地網(wǎng)上的電位分布極不均勻,另外引起地電位升高,將對(duì)屏蔽層接地的電纜上產(chǎn)生干擾。
(4) 操作引起的干擾:一次系統(tǒng)中的開關(guān)操作,斷路器、隔離開關(guān)的操作會(huì)引起電氣回路狀態(tài)變化,特別是隔離開關(guān)動(dòng)作時(shí),沒有滅弧裝置,產(chǎn)生多次電弧重燃引起的電磁能量振蕩。一般認(rèn)為開關(guān)操作是引起干擾和過(guò)電壓的重要原因。
其他的干擾源,如短路電流、二次回路操作、局部放電及電力二次系統(tǒng)內(nèi)部的電子元器件等等,都會(huì)產(chǎn)生干擾。
3.2 電力二次系統(tǒng)形成干擾的原因分析
電力系統(tǒng)的二次系統(tǒng)是由二次電纜和二次設(shè)備組成的。電力系統(tǒng)二次設(shè)備的種類和型號(hào)很多,所處的運(yùn)行環(huán)境異常復(fù)雜。二次回路干擾形成的主要原因有下列凡種:
(1) 雷電流注入接地網(wǎng)所造成的干擾;
(2) 工頻短路電流注入接地網(wǎng)所造成的干擾;
(3) 一次、二次設(shè)備的操作引起的干擾。
(4) 強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境下,由于電磁場(chǎng)作用引起的干擾。
這些干擾可能對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響,輕則引起二次系統(tǒng)及設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性,重則會(huì)導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作,造成停電,甚至?xí)纬筛蟮氖鹿省?/p>
3.3 電力二次系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)電力二次系統(tǒng)時(shí),在硬件上采用一些抗干擾措施,可以有效抑制干擾信號(hào)的侵入,提高裝置的抗干擾能力。主要措施如下:
(1) 隔離
為了抑制共模干擾,保護(hù)裝置中與外界連接的線路如模擬量、輸入輸出開關(guān)量、數(shù)字量和電源線等,經(jīng)由光電隔離或隔離變壓器隔離后再進(jìn)入裝置內(nèi)部。其中光電隔離主要通過(guò)光電耦合器將外部開關(guān)量信號(hào)及開關(guān)量輸出和內(nèi)部電氣回路進(jìn)行隔離,隔離變壓器主要通過(guò)專用變壓器將一、二次側(cè)的交流回路隔離。
(2) 屏蔽
屏蔽的實(shí)質(zhì)是通過(guò)具有良好導(dǎo)電性的金屬所構(gòu)成的全封閉殼體來(lái)隔離和衰減電磁干擾,如微機(jī)保護(hù)的殼體,將核心數(shù)字部件、A/D轉(zhuǎn)換器等器件裝在內(nèi)屏蔽殼體內(nèi)。常見的屏蔽方式有抑制寄生電容耦合干擾的電場(chǎng)屏蔽(如電壓、電流變換器一、二次側(cè)繞組之間隔離)和防止電磁耦合及感性耦合的磁場(chǎng)屏蔽等。
(3) 濾波、退耦與旁路
抑制橫模干擾的主要方法是采用濾波和退耦電路。交流信號(hào)輸入通道都有前置模擬低通濾波器,兼有抗干擾的作用。交直流信號(hào)輸入通道兩個(gè)端子間應(yīng)裝上0.01-0.047pF的退耦電容,為高頻橫模干擾信號(hào)提供旁路。從抗干擾角度考慮,RC濾波器比LC濾波器好,因?yàn)镽C濾波器是耗散式濾波器,把噪聲能量變成熱能耗散掉了,而LC濾波器則會(huì)產(chǎn)生附加的磁場(chǎng)干擾,所以電感要加屏蔽罩。在電源系統(tǒng)中,對(duì)每個(gè)電路或每個(gè)組件都要采用退耦電路供電。
4結(jié)語(yǔ)
電力系統(tǒng)的二次回路數(shù)量多,系統(tǒng)復(fù)雜,所處的工作環(huán)境亦復(fù)雜多樣。系統(tǒng)的各種繼電保護(hù)裝置、動(dòng)裝置和各種監(jiān)控系統(tǒng)隨著微機(jī)產(chǎn)品的大量應(yīng)用,對(duì)工作環(huán)境條件的要求也越來(lái)越嚴(yán)格,發(fā)電廠和變電站中的各種干擾是影響這些系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要因素。接地一方面是保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的必須條件,同時(shí)也是抗干擾的一項(xiàng)重要措施。在二次系統(tǒng)中,屏蔽電纜屏蔽層的接地、盤柜的接地、二次交流回路的接地、微機(jī)系統(tǒng)的接地等是非常重要而又復(fù)雜的工作,因此有必要對(duì)其做進(jìn)一步的總結(jié)和研究。
參考文獻(xiàn):
0.引言
隨著造紙機(jī)車速的提高和設(shè)備的更新，原來(lái)的配漿箱方式配漿已逐步被管道配漿方式替代，而在管道配漿方式中，采用的三種配漿方式包括流量給定控制方式，比率自動(dòng)控制方式和絕干量配比自動(dòng)控制方式。配比自動(dòng)控制方式按參與配漿的絕干纖維量來(lái)計(jì)算和控制各種漿的配比，具有配漿效果好，漿種配比穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
1.配漿自動(dòng)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
紙漿配漿采用絕干量比例控制方式，自治漿池和廢紙漿池的紙漿以一定的絕干量配比打入成漿池充分混合，同時(shí)送往造紙車間的成漿的濃度需要控制在工藝給定要求范圍內(nèi)。為了保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行，防止成漿池缺漿和滿漿，在控制廢紙漿和自制漿的絕干量配比同時(shí)，需要控制廢紙漿和自制漿的濃度和成漿池的液位。
2.配漿自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
2.1 硬件結(jié)構(gòu)
2.1.1濃度的檢測(cè)與控制
濃度計(jì)采用武漢宇通儀表有限公司的DBNZ-1200型的動(dòng)刀式紙漿濃度變送器，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥選用上海中泰自動(dòng)化儀表廠的ZAZC型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
2.1.2流量的檢測(cè)與控制
流量計(jì)采用上海光華儀表廠的LDG－150S型的電磁流量計(jì)，檢測(cè)精度為0.5％，長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量累計(jì)誤差小于1％。伺服放大器采用上海自動(dòng)化儀表十一廠的ZPE-2010型伺服放大器，變頻器采用日本富士通公司的5000G11S/P11S變頻器。
2.2 硬件抗干擾技術(shù)
在此主要采用那RC濾波抗干擾技術(shù)。我們選用了光電隔離的多功能HY-6040A/D板，該板使用三總線隔離的形式，使其抗干擾能力大大增強(qiáng)。在此基礎(chǔ)上，我們?cè)?10接口板上設(shè)計(jì)了RC濾波電路。對(duì)于變化速度很慢的直流信號(hào)，在儀表輸入端加入濾波電路可使混雜于信號(hào)的干擾衰減至最小，這樣我們就有效的提高了系統(tǒng)的硬件抗干擾能力。論文參考網(wǎng)。
3.配漿自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制策略
本配漿控制系統(tǒng)控制部分可分為絕干量配比控制；廢紙漿和自制漿濃度控制；成漿池液位的控制及聯(lián)鎖控制，各控制部分具有耦合作用。
絕干量配比的控制較為復(fù)雜，廢紙漿、自制漿的濃度、流量變化等都會(huì)對(duì)配比控制產(chǎn)生干擾，同時(shí)配比控制時(shí)又要考慮到節(jié)省能耗。通過(guò)對(duì)配比的分析，對(duì)配比中比重占較大的自制漿，我們將自制漿泵滿負(fù)荷運(yùn)行，而讓廢漿泵根據(jù)給定的配比，采用帶有延遲環(huán)節(jié)的增量PID控制算法控制。
廢紙漿和自制漿的濃度的控制，由于兩者相互不影響，且受其他影響較少，我們分別通過(guò)控制相應(yīng)電動(dòng)閥的開度來(lái)控制加水量，從而控制紙漿的濃度。論文參考網(wǎng)。采用較為典型的閉環(huán)控制策略，控制算法采用增量式PID控制。
紙漿液位的控制，紙漿液位的控制是本控制系統(tǒng)的一個(gè)難點(diǎn)，由于攪拌器的動(dòng)作及液位本身的不穩(wěn)定，給液位控制帶來(lái)了困難。論文參考網(wǎng)。我們采用了帶聯(lián)鎖的液位寬限開關(guān)控制策略：
3.1 以成漿池液位為主控制對(duì)象，設(shè)立成漿池液位高低限開關(guān)，成漿池液位高于高限開關(guān)時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉廢漿池泵和自制漿池泵；如果成漿池液位低于低限開關(guān)時(shí)，根據(jù)自制漿池和廢漿池液位要求，確定是否啟動(dòng)廢漿池泵和自制漿池泵控制。
3.2 考慮到液位的波動(dòng)，在對(duì)采集的液位數(shù)據(jù)進(jìn)行平均濾波的同時(shí)，對(duì)限位開關(guān)值設(shè)立寬限，寬限值的大小通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)確定。當(dāng)液位波動(dòng)值小于寬限值時(shí)，則不動(dòng)作；只有當(dāng)液位變化值大于寬限值時(shí)才進(jìn)行相關(guān)動(dòng)作。
3.3 考慮到廢漿池與自制漿池的聯(lián)鎖要求，啟動(dòng)廢漿池泵和自制漿池泵時(shí)必須滿足：廢漿池和自制漿池的液位必須同時(shí)都大于設(shè)定的下限值。同時(shí)，濃度控制電動(dòng)閥也產(chǎn)生聯(lián)鎖動(dòng)作。
4. 配漿自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
在本控制系統(tǒng)中，軟件必須安全可靠，可移植性和可擴(kuò)展性好，參數(shù)修改方便，調(diào)試簡(jiǎn)單。本系統(tǒng)軟件分為：控制程序，顯示操作程序，數(shù)據(jù)采集程序。各個(gè)部分分別開發(fā)，并通過(guò)DLL結(jié)合成一個(gè)有機(jī)整體。
控制程序采用自行開發(fā)的組態(tài)軟件DDCRun進(jìn)行設(shè)計(jì)，顯示操作程序使用Visual C++6.0開發(fā)，接口程序利用WinDriver進(jìn)行開發(fā)。系統(tǒng)軟件的各個(gè)組成部分通過(guò)DDL實(shí)現(xiàn)連接。
4.1 數(shù)據(jù)采集程序
WinDriver可用于各種接口程序的開發(fā)，在本系統(tǒng)中，我們采用它開發(fā)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集程序的接口，我們首先使用驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)工具Windriver創(chuàng)建基于PCI/ISA的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，在此基礎(chǔ)上，我們就可以在Visual C++中利用上述工具產(chǎn)生的硬件操作函數(shù)編寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集程序。同時(shí)我們把數(shù)據(jù)采集程序做成DLL形式，DDCRun控制程序通過(guò)調(diào)用它實(shí)現(xiàn)控制程序和系統(tǒng)硬件的接口。
4.2 控制程序
在本系統(tǒng)中，控制程序采用軟件組態(tài)方式實(shí)現(xiàn)。具有大大縮短開發(fā)周期，減輕調(diào)試復(fù)雜性，方便控制程序修改，系統(tǒng)易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
DDCRun控制組態(tài)軟件是我們自行開發(fā)設(shè)計(jì)的模塊化的控制組態(tài)軟件，它的各個(gè)模塊是以DLL的形式存在的。首先編寫好控制程序需要的各個(gè)功能模塊DLL：增量式PID，加減運(yùn)算，限幅運(yùn)算，絕干量統(tǒng)計(jì)，條件開關(guān)，平均濾波等；然后將各個(gè)模塊添加到DDCRun；最后便可以根據(jù)控制策略進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)，設(shè)置控制參數(shù)和相應(yīng)硬件接口板卡的地址。
控制程序通過(guò)調(diào)用WinDriver生成的數(shù)據(jù)采集程序與硬件直接聯(lián)接；與此同時(shí)，在顯示操作程序中，通過(guò)調(diào)用DDCRun提供的接口函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制程序各個(gè)控制模塊的輸入輸出讀寫和控制參數(shù)的修改。
在系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，我們只須通過(guò)軟件修改控制算法的參數(shù)即可達(dá)到預(yù)定的控制目標(biāo)。
4.3 顯示操作程序
顯示操作程序是本系統(tǒng)必須的組成部分，具有以下特點(diǎn)：界面簡(jiǎn)單直觀，用戶操作方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，滿足人體工學(xué)要求，采用面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言Visual C++6.0設(shè)計(jì)。根據(jù)要求功能模塊分為[主界面]、[流量濃度曲線]、[液位曲線]、[報(bào)警顯示] 、[參數(shù)設(shè)置]、[統(tǒng)計(jì)報(bào)表]、[關(guān)于系統(tǒng)]、[退出系統(tǒng)]、[密碼保護(hù)]等九個(gè)模塊。
為了方便歷史數(shù)據(jù)的查詢和以后網(wǎng)絡(luò)化的需要，我們將所有有關(guān)數(shù)據(jù)保存在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server中，通過(guò)ADO對(duì)象對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。
ADO是面向?qū)ο蟮腛LE DB，它繼承了OLE DB技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并且對(duì)OLE接口作了封裝，定義ADO對(duì)象，使應(yīng)用程序的開發(fā)得到了簡(jiǎn)化。ADO技術(shù)屬于數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的高層接口，其主要優(yōu)點(diǎn)是易于使用、內(nèi)存支出少和磁盤遺跡小。與DAO和RDO類似，ADO也是一種基于對(duì)象的集合 .
主界面 主要實(shí)現(xiàn)重要參數(shù)的顯示，紙漿動(dòng)態(tài)顯示功能以及啟動(dòng)和停止自動(dòng)控制的功能。主要參數(shù)包括：廢紙漿池的液位.濃度.電動(dòng)水閥開度和變頻泵的電流信號(hào)大??；成漿池的液位，濃度和兩個(gè)抽漿泵的紙漿濃度和流量，自制漿池和廢紙漿池的液位，濃度，電動(dòng)水閥開度和變頻泵的電流信號(hào)大小。同時(shí)，主畫面上的水流動(dòng)態(tài)顯示，使得系統(tǒng)狀態(tài)更加直觀。
流量濃度曲線、液位曲線、報(bào)警顯示、參數(shù)設(shè)置、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、密碼保護(hù) 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)密碼保護(hù)、修改等功能。
5.結(jié)束語(yǔ)
與手工配漿相比，成漿的纖維配比更加穩(wěn)定，系統(tǒng)控制精度高，提供了配漿的質(zhì)量與效率；與此同時(shí)減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
【參考文獻(xiàn)】
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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(guò)程中，如果不充分考慮可靠性問(wèn)題，在強(qiáng)電場(chǎng)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(wú)法正常運(yùn)行或出錯(cuò)誤（誤跳閘事故等），無(wú)法向站場(chǎng)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(guò)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(chǎng)的干擾
1．正常情況下的穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)和短路事故時(shí)的暫態(tài)磁場(chǎng)兩種，特別是短路事故時(shí)的磁場(chǎng)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(chǎng)。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(guò)程，也產(chǎn)生一定的磁場(chǎng)。4．無(wú)線通信、對(duì)講機(jī)等輻射電磁場(chǎng)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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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(wú)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。轉(zhuǎn)貼于
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(guò)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(guò)光耦送到另一側(cè)去，能有效地防止干擾從過(guò)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(lái)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(guò)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(zhǎng)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(guò)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)
1、引言
隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高，變電站內(nèi)采用的弱電設(shè)備及系統(tǒng)越來(lái)越多，如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、控制和繼電保護(hù)系統(tǒng)等。變電站中的二次系統(tǒng)處在一個(gè)強(qiáng)電磁環(huán)境中，工頻電流、電壓和系統(tǒng)短路故障、開關(guān)操作、雷電侵?jǐn)_、交直流混聯(lián)以及多種放電現(xiàn)象等的通過(guò)不同途徑引發(fā)的各種干擾，將不可避免地影響二次系統(tǒng)的正常工作。隨著變電站一次系統(tǒng)電壓的升高、容量的增大，電磁干擾更加嚴(yán)重如果不采取有效措施防御，容易造成繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)或拒動(dòng)，造成監(jiān)控系統(tǒng)的混亂、死機(jī)等現(xiàn)象，對(duì)電網(wǎng)安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。
為此，本論文將主要針對(duì)電力工程中二次系統(tǒng)的接地及其抗干擾問(wèn)題展開分析探討，以期從中找到合理有效的電力工程二次系統(tǒng)的接地抗干擾設(shè)計(jì)方法，并以此和廣大同行分享。
2、電力工程二次系統(tǒng)干擾來(lái)源及其危害分析
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中，電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障，變電站內(nèi)進(jìn)行一次系統(tǒng)的操作，變電站遭遇雷擊時(shí)的雷電流通過(guò)架空線路傳入變電站的母線，運(yùn)行、檢修人員使用步話機(jī)，以及由于各種原因產(chǎn)生的靜電放電，現(xiàn)場(chǎng)使用一些不符合電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)儀器和和電子設(shè)備，當(dāng)然也有微機(jī)型繼電保護(hù)裝置及二次回路自身原因形成的干擾等，都構(gòu)成影響繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置安全可靠工作的干擾源。
這些干擾不可避免地通過(guò)感應(yīng)、傳導(dǎo)和輻射等各種途徑引入到二次設(shè)備中，當(dāng)干擾水平超過(guò)了這些電子設(shè)備的耐受能力時(shí)，將導(dǎo)致這些設(shè)備不正確動(dòng)作。更重要的是在系統(tǒng)發(fā)生故障情況下，這些重要的設(shè)備將因干擾的影響發(fā)生不正確動(dòng)作行為，直接影響到系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，其后果將可能是十分嚴(yán)重的。因此，解決微機(jī)型監(jiān)控系統(tǒng)和保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的抗干擾問(wèn)題就成了一個(gè)不可回避和不容忽視的重要問(wèn)題。
隨著綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，使變電站無(wú)人值守成為可能，并得到廣泛的應(yīng)用。這樣，綜自系統(tǒng)通訊的可靠性日益顯現(xiàn)出其重要性，干擾的引入會(huì)導(dǎo)致通訊系統(tǒng)工作不正常、信號(hào)誤報(bào)或整體通訊癱瘓，變電站失去相應(yīng)的監(jiān)控，極大影響變電站綜自系統(tǒng)的運(yùn)行。
3、電力工程二次系統(tǒng)的接地及抗干擾分析
3.1 電力二次系統(tǒng)接地保護(hù)策略分析
1) 建立獨(dú)立的繼電保護(hù)二次接地系統(tǒng)，將完全獨(dú)立的繼電保護(hù)二次接地系統(tǒng)與變電站的接地網(wǎng)用絕緣瓷瓶完全隔離后，在近控制室或保護(hù)室一側(cè)與變電站主接地網(wǎng)一點(diǎn)連接，即開關(guān)場(chǎng)部分和保護(hù)室部分均與主地網(wǎng)絕緣。
2) 將開關(guān)場(chǎng)端子箱處沿電纜溝鋪設(shè)100平方毫米的銅排或是銅纜至保護(hù)室，并將安裝在保護(hù)室的二次接地系統(tǒng)(也是使用100平方毫米的銅排構(gòu)成)用絕緣瓷瓶完全隔離后，在近控制室或保護(hù)室一側(cè)與變電站接地網(wǎng)一點(diǎn)連接，即開關(guān)場(chǎng)部分不與主地網(wǎng)絕緣。
3) 將開關(guān)場(chǎng)端子箱處沿電纜溝鋪設(shè)100平方毫米的銅排或是銅纜至保護(hù)室，與保護(hù)室的二次接地系統(tǒng)(也是使用100平方毫米的銅排構(gòu)成)，在近控制室或保護(hù)室一側(cè)與變電站接地網(wǎng)一點(diǎn)連接，即開關(guān)場(chǎng)部分和保護(hù)室部分均不與主地網(wǎng)絕緣。
4) 所有的接地銅排要求不小于100平方毫米的銅排。
5) 在電流互感器和電壓互感器的引出接線端子盒到接線端子箱的連接電纜使用屏蔽電纜。
6) 隔離刀閘的控制電纜使用屏蔽電纜。或隔離刀閘就地控制箱到端子箱的連接電纜使用屏蔽電纜。
7) 屏蔽電纜的屏蔽層接地工藝符合要求，不能造成電纜絕緣損壞，起不到抗干擾的作用。
8) 發(fā)電廠廠用系統(tǒng)的低廠變、饋線、電動(dòng)機(jī)等保護(hù)柜內(nèi)的微機(jī)保護(hù)使用屏蔽電纜。
9) 對(duì)用于防止電壓互感器二次過(guò)電壓保護(hù)的放電間隙的定期檢定。
3.2 二次系統(tǒng)接地過(guò)程中的注意事項(xiàng)
系統(tǒng)的接地應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：
l) 參照設(shè)備的接地注意事項(xiàng)；
2) 設(shè)備外殼用設(shè)備外殼地線和機(jī)柜外殼相連；
3) 機(jī)柜外殼用機(jī)柜外殼地線和系統(tǒng)外殼相連；
4) 對(duì)于系統(tǒng)，安全接地螺栓設(shè)在系統(tǒng)金屬外殼上，并有良好電連接；
5) 當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)機(jī)柜、設(shè)備過(guò)多時(shí)，將導(dǎo)致數(shù)字地線、模擬地線、功率地線和機(jī)柜外殼地線過(guò)多。對(duì)此，可以考慮鋪設(shè)兩條互相并行并和系統(tǒng)外殼絕緣的半環(huán)形接地母線，一條為信號(hào)地母線，一條為屏蔽地及機(jī)柜外殼地母線；系統(tǒng)內(nèi)各信號(hào)地就近接到信號(hào)地母線上，系統(tǒng)內(nèi)各屏蔽地及機(jī)柜外殼地就近接到屏蔽地及機(jī)柜外殼地母線上；兩條半環(huán)形接地母線的中部靠近安全接地螺栓，屏蔽地及機(jī)柜外殼地母線接到安全接地螺栓上；信號(hào)地母線接到信號(hào)地螺栓上；
6) 當(dāng)系統(tǒng)用三相電源供電時(shí)，由于各負(fù)載用電量和用電的不同時(shí)性，必然導(dǎo)致三相不平衡，造成三相電源中心點(diǎn)電位偏移，為此將電源零線接到安全接地螺栓上，迫使三相電源中心點(diǎn)電位保持零電位，從而防止三相電源中心點(diǎn)電位偏移所產(chǎn)生的干擾；
7) 接地極用鍍鋅鋼管，其外直徑不小于50mm，長(zhǎng)度不小于2.0m；埋設(shè)時(shí)，將接地極打入地表層一定深度，并倒入鹽水，一般要求接地。
3.3 電力工程二次系統(tǒng)抗干擾接地對(duì)策
1) 屏蔽接地
各種信號(hào)源和放大器等易受電磁輻射干擾的電路應(yīng)設(shè)置屏蔽罩。由于信號(hào)電路與屏蔽罩之間存在寄生電容，因此要將信號(hào)電路地線末端與屏蔽罩相連，以消除寄生電容的影響，并將屏蔽罩接地，以消除共模干擾。
2) 設(shè)備接地
一臺(tái)設(shè)備要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，往往含有多種電路，比如低電平的信號(hào)電路(如高頻電路、數(shù)字電路、模擬電路等)、高電平的功率電路(如供電電路、繼電器電路等)。為了安裝電路板和其它元器件、為了抵抗外界電磁干擾而需要設(shè)備具有一定機(jī)械強(qiáng)度和屏蔽效能的外殼。
設(shè)備的接地應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：
① 50 Hz電源零線應(yīng)接到安全接地螺栓處，對(duì)于獨(dú)立的設(shè)備，安全接地螺栓設(shè)在設(shè)備金屬外殼上，并有良好電連接；
② 為防止機(jī)殼帶電，危及人身安全，不許用電源零線作地線代替機(jī)殼地線；
③ 為防止高電壓、對(duì)低電平電路大電流和強(qiáng)功率電路(如供電電路、繼電器電路)(如高頻電路、數(shù)字電路、模擬電路等)的干擾，將它們的接地分開。前者為功率地(強(qiáng)電地)，后者為信號(hào)地(弱電地)，而信號(hào)地又分為數(shù)字地和模擬地，信號(hào)地線應(yīng)與功率地線和機(jī)殼地線相絕緣。
4 結(jié)語(yǔ)
電力系統(tǒng)的二次回路數(shù)量多，系統(tǒng)復(fù)雜，所處的工作環(huán)境亦復(fù)雜多樣。系統(tǒng)的各種繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置和各種監(jiān)控系統(tǒng)隨著微機(jī)產(chǎn)品的大量應(yīng)用，對(duì)工作環(huán)境條件的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，變電站中的各種干擾是影響這些系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要因素。接地一方面是保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的必須條件，同時(shí)也是抗干擾的一項(xiàng)重要措施。本論文對(duì)于電力工程二次系統(tǒng)的接地方法及其抗干擾措施都進(jìn)行了分析，具有一定的實(shí)用性，因而是值得推廣的。
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隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用， 工業(yè)過(guò)程的智能化、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛．單片機(jī)系統(tǒng)由于其抗干擾性能較好被大量應(yīng)用到工業(yè)過(guò)程控制的各個(gè)領(lǐng)域。因?yàn)楣I(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較惡劣，單片機(jī)系統(tǒng)在使用過(guò)程中通常會(huì)出現(xiàn)一些設(shè)計(jì)時(shí)想不到的新情況、新問(wèn)題，這就需要進(jìn)一步修改和完善．因此，有必要設(shè)計(jì)一套單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)反饋的各種問(wèn)題，隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)中的功能模塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和分析，解決工程實(shí)際問(wèn)題．本文設(shè)計(jì)的這套單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有自動(dòng)采集多路模擬量、對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示、根據(jù)設(shè)定的參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制輸出、與計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信等功能．
1 系統(tǒng)組成及工作原理
綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：89C51單片機(jī)及其仿真系統(tǒng)，溫度、壓力等模擬量傳感器及其接口電路，A／D轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，按鍵控制模塊，日歷時(shí)鐘模塊，看門狗電路模塊，F(xiàn)P—GA模塊，液晶顯示模塊，通信模塊及上位計(jì)算機(jī)，其組成框圖如圖1所示．系統(tǒng)采用89C51單片機(jī)作為主控芯片，A／D轉(zhuǎn)換模塊將多路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為該系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)提供存儲(chǔ)空間；按鍵控制模塊向CPU傳回鍵值，用來(lái)設(shè)置和調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)；日歷時(shí)鐘芯片不僅可以給系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時(shí)間，而且為系統(tǒng)提供掉電保護(hù)功能；看門狗電路模塊為系統(tǒng)提供了精確復(fù)位和低電壓監(jiān)控功能，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障或程序跑飛，它就可以在超時(shí)周期之后使CPU復(fù)位，提高系統(tǒng)的整體可靠性和抗干擾能力．FPGA模塊是現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列，通過(guò)編程可將它作為多種數(shù)字邏輯器件使用；LCD液晶顯示模塊可以同時(shí)顯示多行字符及自造圖形，主要用來(lái)顯示采集到的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時(shí)間等；兼容RS485和RS232兩種協(xié)議的全雙工串行通信接口，可以與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)(約1 200 m)近(約15 m)距離的數(shù)據(jù)通信[1] ；上位計(jì)算機(jī)將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、繪制模擬曲線、打印曲線和數(shù)據(jù)文件，按照用戶的具體要求作進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析和處理，同時(shí)發(fā)送控制參數(shù)，對(duì)被測(cè)對(duì)象的溫度、壓力等進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)．
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 單片機(jī)仿真系統(tǒng)
單片機(jī)仿真系統(tǒng)可以模擬CPU在仿真機(jī)上運(yùn)行用戶程序(程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器借用仿真機(jī)的)，也可以連接外部電路來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與控制功能．仿真機(jī)一般都具有單片機(jī)的基本功能部件，如CPU、RAM、用戶程序存儲(chǔ)區(qū)、鍵盤等；具有單步、設(shè)置斷點(diǎn)(以便隨時(shí)觀察內(nèi)部各RAM、特殊功能寄存器的數(shù)據(jù)變化)、連續(xù)運(yùn)行用戶程序的功能[2]．
監(jiān)控程序放置在仿真機(jī)內(nèi)，要仿真的CPU器件位于仿真機(jī)外仿真線的端頭，畢業(yè)論文 更換不同的仿真頭和CPU，該機(jī)可以仿真8031、89C2051、89C51等類型的單片機(jī)，該機(jī)的調(diào)試軟件可以直接編輯匯編源程序．通過(guò)仿真機(jī)進(jìn)行編程和調(diào)試減少了對(duì)芯片的頻繁寫人、擦除和修改操作，只有當(dāng)程序調(diào)試順利通過(guò)才將程序?qū)懭胄酒?，編程方便且?jié)省時(shí)間．
2．2 傳感器的選擇及信號(hào)變送電路的設(shè)計(jì)
傳感器作為系統(tǒng)的感知器件，直接影響著系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性．本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，溫度傳感器選用精度高，線性度好，使用方便的LM335傳感器；壓力傳感器選用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變式壓力傳感器，它具有精度高、響應(yīng)速度快、分辨率高等特點(diǎn)．傳感器接El電路的設(shè)計(jì)采用了模塊化設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了溫度、壓力等專門接口電路，直接與上述各種傳感器相連．由于從傳感器輸出的模擬電信號(hào)非常微弱，需對(duì)這些模擬信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)為了確保信號(hào)不失真，選用了線性度好、抗干擾能力強(qiáng)的高精度運(yùn)放OP07，其特點(diǎn)是輸入失調(diào)電壓較高、溫漂較小、開環(huán)電壓增益較高、共模抑制比較大，它輸出的模擬信號(hào)經(jīng)10位A／D轉(zhuǎn)換器TLC1543轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，送人89C51進(jìn)行處理．
2．3 通信模塊的設(shè)計(jì)
計(jì)算機(jī)(PC)串行通信端口是RS232負(fù)邏輯電平，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上既有RS232接El，又有RS485接口，可以通過(guò)RS232總線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，也可以通過(guò)RS485總線進(jìn)行多機(jī)通信_(tái)3]，RS485總線上最多可掛接32個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，總體布局如圖2所示．所以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之間的近距離通信，通過(guò)RS232接口即可；若要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)距離通信，則必須將RS232電平轉(zhuǎn)換為RS485電平后，才可將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)掛接在RS485總線上．RS232-RS485電平轉(zhuǎn)換原理如圖3所示，通過(guò)MAX485的差動(dòng)輸入(A、B)與RS485總線相連進(jìn)行信號(hào)的收／發(fā)，由于RS485總線上只能進(jìn)行半雙工通信，所以MAX232和MAX485之間除了接收和發(fā)送線外，還有一個(gè)信號(hào)線來(lái)控制MAX485的接收使能(RE)和發(fā)送使能(DE)，在PC與RS232相連的這一側(cè)，通過(guò)PC的請(qǐng)求發(fā)送(RTS)來(lái)控制．
2．4 串行總線I*2C
I*2C總線是PHILIPS公司開發(fā)的一種簡(jiǎn)單、雙向二線制串行總線[4]．它只需兩根線(串行時(shí)鐘線SCL和串行數(shù)據(jù)線SDA)就能完成掛接在總線上的若干個(gè)I C器件與微處理器之問(wèn)的數(shù)據(jù)交換．該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用具有I C總線接口的看門狗芯片CATll61和可編程實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片PCF8563，由于單片機(jī)89C51自身沒有I C總線接口，所以采用軟件合成I C總線與它們相接．
I C串行總線與并行總線的最大區(qū)別在于：并行總線有地址總線，CPU通過(guò)地址總線訪問(wèn)從器件；而I C總線利用數(shù)據(jù)傳送中的前幾個(gè)字節(jié)傳送地址信息，所以占用CPU的口線大大減少[5]．隨著智能化測(cè)控儀器日趨小型化和集成化，I C串行總線正在逐步取代傳統(tǒng)的并行總線．
轉(zhuǎn)貼于 2．5 抗干擾設(shè)計(jì)
工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境一般較差，干擾較嚴(yán)重，為了保證系統(tǒng)可靠工作，必須解決抗干擾問(wèn)題．針對(duì)工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)可能產(chǎn)生的干擾、干擾來(lái)源、傳播途徑等，采用了軟硬件方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)．硬件抗干擾設(shè)計(jì)主要包括：對(duì)電源噪聲進(jìn)行濾波、大功率驅(qū)動(dòng)電路接口進(jìn)行光電隔離、集成電路芯片的VCC與地之間并連電容、優(yōu)化電路板的布線、看門狗監(jiān)控等；軟件抗干擾設(shè)計(jì)主要包括：軟件陷阱、軟件自恢復(fù)、數(shù)字濾波、求平均值等．
對(duì)于數(shù)據(jù)輸入通道的干擾，采用軟硬件結(jié)合的方法進(jìn)行濾波．當(dāng)存在隨機(jī)干擾而使被測(cè)信號(hào)中混入了無(wú)用成分時(shí)，碩士論文首先經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間連續(xù)的RC濾波電路，再經(jīng)A／D變換成二進(jìn)制數(shù)字量后，進(jìn)行數(shù)字濾波．因?yàn)橛布V波能很好地抑制高頻干擾，而對(duì)低頻干擾的濾波效果卻較差；而軟件數(shù)字濾波算法對(duì)低頻干擾具有較好的抑制能力．
在控制強(qiáng)電設(shè)備的開關(guān)量輸出通道中，為防止現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾或工頻電壓通過(guò)輸出通道反串到監(jiān)控系統(tǒng)，采用了光電隔離技術(shù)．因?yàn)楣庑盘?hào)的傳輸不受電場(chǎng)、磁場(chǎng)的干擾，可有效地防止干擾信號(hào)因耦合而進(jìn)入系統(tǒng)，達(dá)到電氣隔離的效果．
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件包括單片機(jī)軟件和PC機(jī)軟件．單片機(jī)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，利用MCS一51匯編語(yǔ)言編寫．根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能，該軟件由主程序以及數(shù)據(jù)采集、A／D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)通信、日歷時(shí)鐘編程、鍵盤中斷調(diào)控、液晶顯示、D／A轉(zhuǎn)換、數(shù)碼管顯示等程序模塊組成．下面以加熱爐的爐溫控制為例，給出系統(tǒng)程序流程圖如圖4所示．
PC機(jī)軟件的主要功能是對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、動(dòng)態(tài)模擬顯示、報(bào)表繪制、打印輸出等．PC機(jī)軟件采用Visual Basic 6．0編寫，醫(yī)學(xué)論文 PC機(jī)與單片機(jī)之間的實(shí)時(shí)通信程序主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)的串行通訊口進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和雙向通信，此外，PC機(jī)程序還將單片機(jī)采集過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)按照用戶的具體要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、生成報(bào)表和數(shù)據(jù)文件等，并對(duì)不同情況下得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)出變化規(guī)律．
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
為了測(cè)試該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，將5臺(tái)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與工業(yè)計(jì)算機(jī)組成分布式多機(jī)通信系統(tǒng)，單片機(jī)串口工作方式1(傳送一幀信息10位)，波特率2 400 bps，一幀數(shù)據(jù)采用5個(gè)字節(jié)(其中數(shù)據(jù)占2個(gè)字節(jié)是因?yàn)锳／D轉(zhuǎn)換結(jié)果是10位)的格式，如表1所示．5臺(tái)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各采集一次數(shù)據(jù)給PC機(jī)傳送時(shí)，理論上連續(xù)發(fā)送速率為2 400／(10*5*5)= = =9．6次／s．經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)在120 ms后收到了5臺(tái)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)送的共250位數(shù)據(jù)，實(shí)際發(fā)送速率約為8次／s，這是因?yàn)橛袪顟B(tài)轉(zhuǎn)換和等待時(shí)間；為了測(cè)試系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，將調(diào)試好的程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)芯片，使系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，120 h后觀察系統(tǒng)仍然在按設(shè)定的流程工作，沒有出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象．該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，據(jù)此設(shè)計(jì)了工業(yè)加熱爐爐溫控制系統(tǒng)并在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝使用，結(jié)果系統(tǒng)能連續(xù)正常工作(工業(yè)計(jì)算機(jī)故障除外)，測(cè)量隨機(jī)誤差為±0．01℃，控制結(jié)果滿
足了實(shí)際要求．
5 結(jié)論
該綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不僅能為以單片機(jī)為核心的系統(tǒng)前期探索研究提供一種方便的實(shí)驗(yàn)裝置，而且能在遠(yuǎn)離工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)室解決工業(yè)應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)可以將許多分散的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目整合在一起進(jìn)行研究和分析，節(jié)約資源，降低成本；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)正確率高，通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，系統(tǒng)工作可靠；單片機(jī)串行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的分布式通訊系統(tǒng)靈活性強(qiáng)，易于擴(kuò)充，其基本原理適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的分布式數(shù)據(jù)采集、檢測(cè)及控制系統(tǒng)，具有很大的實(shí)用價(jià)值．
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隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，社會(huì)對(duì)大學(xué)生提出了許多新的要求。大學(xué)生應(yīng)該具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、較強(qiáng)的實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)業(yè)精神和協(xié)調(diào)能力、強(qiáng)烈的責(zé)任感和服務(wù)意識(shí)等。
當(dāng)今世界，電子產(chǎn)品不斷更新發(fā)展，并且向智能化方向發(fā)展，日益突出單片機(jī)和FPGA等可編程器件在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和創(chuàng)新中的重要性。新產(chǎn)品的更新?lián)Q代促使用人單位對(duì)電子信息專業(yè)的學(xué)生有更高的要求：第一，要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，例如學(xué)習(xí)和掌握“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“高頻電子技術(shù)”、“單片機(jī)原理”和“微機(jī)原理”等主要課程；第二，動(dòng)手能力要強(qiáng)；第三，要能緊跟電子信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，要有較強(qiáng)的適應(yīng)工作的能力，使用先進(jìn)應(yīng)用軟件的能力，例如會(huì)利用諸如Protel、MaxplusII、Multisim、Matlab等工具軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試。用人單位對(duì)畢業(yè)生的要求除了能夠掌握一定的基礎(chǔ)理論和工具之外，還要求畢業(yè)生具有基于單片機(jī)系統(tǒng)的電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。
電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽正是對(duì)人才全面培養(yǎng)、更新教育理念、改革教學(xué)方法和內(nèi)容等起到了促進(jìn)作用，具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的選題引進(jìn)了新的理論與技術(shù)，是跨學(xué)科的、系統(tǒng)的和綜合的。為了有效指導(dǎo)學(xué)生參加各類電子競(jìng)賽，特對(duì)綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)模式、課程內(nèi)容、教學(xué)方法及考評(píng)進(jìn)行改革。
一、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的性質(zhì)
電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是指基于單片機(jī)控制的完整應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)調(diào)試等多方面的知識(shí)。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程體系是以“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程為核心，由“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“傳感器技術(shù)”、“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”、“可編程邏輯器件及應(yīng)用”、“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”等相關(guān)課程組成。它是一門綜合性較強(qiáng)的專業(yè)課程，通過(guò)本課程的理論學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用能力、系統(tǒng)分析能力和電子產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新能力。
學(xué)生經(jīng)過(guò)前期基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，通過(guò)隨課的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對(duì)于電子信息領(lǐng)域的相關(guān)理論知識(shí)有了了解和掌握，在老師的指導(dǎo)下基本能夠進(jìn)行單元電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試，通過(guò)課程設(shè)計(jì)也能完成本課程簡(jiǎn)單的綜合性實(shí)驗(yàn)。但一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多數(shù)是教材內(nèi)容原理的演示和再現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法都是老師指定，學(xué)生基本沒有進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)，綜合實(shí)踐能力有待提高，學(xué)生沒有發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，積極性不高，不利于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。
鑒于上述情況，對(duì)綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論內(nèi)容和實(shí)踐方法進(jìn)行改革創(chuàng)新。
二、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論課內(nèi)容
根據(jù)本課程的實(shí)際情況和學(xué)生所具備基礎(chǔ)知識(shí)，安排如下幾個(gè)環(huán)節(jié)：模擬電路單元設(shè)計(jì)，數(shù)字系統(tǒng)單元的設(shè)計(jì)，微處理器單元電路的設(shè)計(jì)以及電子系統(tǒng)抗干擾技術(shù)等環(huán)節(jié)。
結(jié)合全國(guó)電子大賽，模擬單元電路主要講述運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)以及正確使用、有源濾波器的設(shè)計(jì)方法、外圍電子元器件（電子、電容）的計(jì)算和選擇；直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法以及參數(shù)元器件的選擇；各種信號(hào)產(chǎn)生的方法，重點(diǎn)講述數(shù)字頻率合成DDS的原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。以上這些單元內(nèi)容的安排是結(jié)合歷年來(lái)全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽有關(guān)模擬電路環(huán)節(jié)而選擇的，通過(guò)這些內(nèi)容的講解有利于提高學(xué)生模擬電子技術(shù)的設(shè)計(jì)方法。
數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)單元主要講解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，突出現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)——EDA設(shè)計(jì)方法；可編程邏輯器件的特點(diǎn)及選擇；數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例，比如AD、DA控制器的實(shí)現(xiàn)、交通燈控制器的實(shí)現(xiàn)、電子密碼鎖的設(shè)計(jì)等。通過(guò)大量實(shí)例的講解使學(xué)生能初步掌握用大規(guī)?？删幊踢壿媽?shí)現(xiàn)中等難度的數(shù)字邏輯系統(tǒng)。
微處理器單元主要講述目前流行的各種處理器，例如51內(nèi)核單片機(jī)、MSP430單片機(jī)、AVR單片機(jī)、PIC單片機(jī)等型號(hào)，介紹它們的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍、怎樣根據(jù)項(xiàng)目需求來(lái)選擇合適的微處理器；根據(jù)學(xué)生目前對(duì)微處理器的掌握和學(xué)習(xí)情況，重點(diǎn)講述基于單片機(jī)串行通信的設(shè)計(jì)，包括幾種流行的串行通信協(xié)議：SPI協(xié)議、IIC協(xié)議、UART協(xié)議以及one—wire協(xié)議，分析它們的特點(diǎn)，在不具有SPI總線、IIC總線的微處理器中怎樣通過(guò)IO口模擬它們的總線協(xié)議；以具有這些總線協(xié)議的集成電路芯片的利用提高學(xué)生的C語(yǔ)言編程能力。
在微處理器單元里，另外的重點(diǎn)內(nèi)容多基于單片機(jī)的并行通信設(shè)計(jì)，包括常用的人機(jī)接口電路（鍵盤、LCD、LED顯示），這是在大多數(shù)的電子系統(tǒng)設(shè)備中都具有的，學(xué)生有必要掌握它們的設(shè)計(jì)方法以及編程技術(shù)。
電子系統(tǒng)抗干擾技術(shù)也是綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中非常重要的內(nèi)容。當(dāng)系統(tǒng)處在比較惡劣的環(huán)境下，抗干擾設(shè)計(jì)的好與壞直接決定了系統(tǒng)能否正常工作。微處理器雖然本身的抗干擾能力較強(qiáng)，但是用微處理器構(gòu)造的控制系統(tǒng)仍存在著抗干擾的問(wèn)題。為防止外界對(duì)系統(tǒng)的干擾，并確保電子系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，必須采取相應(yīng)的抗干擾措施。電子系統(tǒng)的干擾主要來(lái)自于供電系統(tǒng)、過(guò)程通道及空間電磁波。電子應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)應(yīng)針對(duì)不同的干擾源采取必要的抗干擾措施。具體方法有硬件抗干擾技術(shù)和軟件抗干擾技術(shù)。
在這一章節(jié)里主要講解電磁兼容設(shè)計(jì)、器件選型、降熱散熱計(jì)算、電路板和電子系統(tǒng)可靠性測(cè)試等綜合知識(shí)。通過(guò)對(duì)本小節(jié)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)：熟悉系統(tǒng)的各種干擾來(lái)源及形式；學(xué)會(huì)供電系統(tǒng)及過(guò)程通道的抗干擾措施；能說(shuō)出在印制電路板設(shè)計(jì)中體現(xiàn)的抗干擾措施；學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)軟件陷阱及看門狗電路，從而為綜合電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。
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三、精心設(shè)計(jì)安排實(shí)驗(yàn)
這門課實(shí)踐性很強(qiáng)，除了教師講述的理論內(nèi)容和方法外，安排大量的實(shí)驗(yàn)以及鼓勵(lì)學(xué)生去參加科技創(chuàng)新和各種電子設(shè)計(jì)的比賽，提升學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，從而提高他們的實(shí)際動(dòng)手能力。根據(jù)課程的內(nèi)容合理安排一些設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)題目。安排的實(shí)驗(yàn)不同于在學(xué)習(xí)相應(yīng)的基礎(chǔ)時(shí)所做的實(shí)驗(yàn)，要體現(xiàn)獨(dú)立思考的能力。
教師布置實(shí)驗(yàn)題目、講述方法，學(xué)生以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為中心，整合理論知識(shí)，查閱相關(guān)資料，具體的實(shí)驗(yàn)方案和電路要學(xué)生自己去網(wǎng)上或圖書館查閱資料獨(dú)立完成。在做實(shí)驗(yàn)前，電路圖以及程序代碼要在課下完成，實(shí)驗(yàn)室只是調(diào)試電路和程序以及老師考核實(shí)驗(yàn)成績(jī)。這樣做可以更好地將理論與實(shí)踐結(jié)合到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中去，使學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐能力和分析解決問(wèn)題的能力上有一定的提升；也可以鍛煉學(xué)生學(xué)會(huì)搜集資料、整理資料，提高他們獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)能力。同時(shí)，教師在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程中也在不斷地提升自己，積累經(jīng)驗(yàn)。
結(jié)合電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，安排各章節(jié)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：模擬電路單元主要是運(yùn)算放大器和二階有源濾波器的設(shè)計(jì)；重點(diǎn)是直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)；數(shù)字系統(tǒng)單元設(shè)計(jì)安排了數(shù)字頻率計(jì)、交通燈控制器，重點(diǎn)是DDS數(shù)字頻率的合成實(shí)驗(yàn)。微處理器單元安排了基于單片機(jī)SPI總線時(shí)鐘顯示器和基于單片機(jī)并行通信的LCD顯示系統(tǒng)。鑒于目前的實(shí)驗(yàn)條件，這些實(shí)驗(yàn)主要是通過(guò)仿真軟件來(lái)完成。模擬單元電路里，利用Multisim電子電路仿真軟件來(lái)完成運(yùn)算放大器和有源濾波器以及直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)；在數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，利用MAX+PLUS II軟件完成DDS數(shù)字頻率合成的實(shí)驗(yàn)；微處理器單元，利用PROTEUS軟件完成單片機(jī)的并行和串行通信實(shí)驗(yàn)。這樣在不需要任何實(shí)驗(yàn)儀器和元器件的情況下，為學(xué)生提供了一個(gè)展示才華的平臺(tái)，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。
四、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考核標(biāo)準(zhǔn)
目前我國(guó)教育領(lǐng)域使用的最普遍的考核方式仍是閉卷考試。閉卷考試對(duì)于考核學(xué)生的知識(shí)掌握情況是非常重要的，但對(duì)于綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)這門技術(shù)性實(shí)踐性和綜合性非常強(qiáng)的課程，不適合采用閉卷考試對(duì)學(xué)生能力進(jìn)行考查。
