測控系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì)7_抗干擾技術(shù)

1、第一節(jié)第一節(jié) 干擾的形成干擾的形成 一、干擾與噪聲一、干擾與噪聲 噪聲是絕對的，它的產(chǎn)生或存在不受接噪聲是絕對的，它的產(chǎn)生或存在不受接收者的影響，是獨(dú)立的，與有用信號無關(guān)。收者的影響，是獨(dú)立的，與有用信號無關(guān)。 干擾是相對有用信號而言的，只有噪聲干擾是相對有用信號而言的，只有噪聲達(dá)到一定數(shù)值、它和有用信號一起進(jìn)入達(dá)到一定數(shù)值、它和有用信號一起進(jìn)入測控系統(tǒng)并影響其正常工作才形成干擾。測控系統(tǒng)并影響其正常工作才形成干擾。 干擾在滿足一定條件時(shí)，可以消除。噪聲在一般情況下，難以消除，只能減弱。電磁干擾的分類電磁干擾的分類從噪聲產(chǎn)生的來源分類從噪聲產(chǎn)生的來源分類 1)固有噪聲源固有噪聲源 2)人為噪聲

2、源人為噪聲源 3)自然噪聲源和放電噪聲自然噪聲源和放電噪聲從干擾的表現(xiàn)形式分類從干擾的表現(xiàn)形式分類 1)規(guī)則干擾規(guī)則干擾 2)不規(guī)則干擾不規(guī)則干擾 3)隨機(jī)干擾隨機(jī)干擾二、分類二、分類干擾的類型 機(jī)械干擾熱干擾光干擾 濕度干擾 化學(xué)干擾電和磁干擾 射線輻射干擾從干擾出現(xiàn)的區(qū)域分類從干擾出現(xiàn)的區(qū)域分類 1)內(nèi)部干擾內(nèi)部干擾 2)外部干擾外部干擾從干擾對電路作用的形式分類從干擾對電路作用的形式分類 1)差模干擾差模干擾 2)共模干擾共模干擾 3)共模干擾抑制比共模干擾抑制比 三、噪聲形成干擾作用的三要素三、噪聲形成干擾作用的三要素 噪聲源形成干擾必需同時(shí)具備三個(gè)噪聲源形成干擾必需同時(shí)具備三個(gè)要素，

3、即要素，即噪聲源噪聲源、有對噪聲敏感的、有對噪聲敏感的接接收電路收電路和兩者之間的和兩者之間的耦合通道耦合通道。三要。三要素之間聯(lián)系如下圖所示。素之間聯(lián)系如下圖所示。 噪聲源耦合通道接收電路四、噪聲源噪聲源 1、內(nèi)部噪聲源、內(nèi)部噪聲源1）電路元器件產(chǎn)生的固有噪聲）電路元器件產(chǎn)生的固有噪聲2）感性負(fù)載切換時(shí)產(chǎn)生的噪聲干擾）感性負(fù)載切換時(shí)產(chǎn)生的噪聲干擾感性負(fù)載感性負(fù)載交、直流繼電器、接觸器、交、直流繼電器、接觸器、電磁鐵和電機(jī)等。電磁鐵和電機(jī)等。感性負(fù)載切換時(shí)線圈兩端會出現(xiàn)很高的瞬感性負(fù)載切換時(shí)線圈兩端會出現(xiàn)很高的瞬態(tài)電壓，產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲干擾。態(tài)電壓，產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲干擾。3）接觸噪聲）接觸噪聲 圖

4、圖711 感性負(fù)載的干擾抑制電路感性負(fù)載的干擾抑制電路2、外部噪聲源、外部噪聲源1）天體和天電干擾）天體和天電干擾2）放電干擾）放電干擾3）射頻干擾）射頻干擾4）工頻干擾）工頻干擾 五、噪聲的耦合方式五、噪聲的耦合方式 1 1、電容性耦合、電容性耦合 ZiCmENUNABnimimNEZCjZCjU1NimNEZCjU 圖圖712 靜電電容耦合示意圖靜電電容耦合示意圖結(jié)論：結(jié)論：1、當(dāng)干擾源的電壓、當(dāng)干擾源的電壓U1和角頻率和角頻率一定時(shí)，一定時(shí)，要降低靜電電容性耦合效應(yīng)就必須減小要降低靜電電容性耦合效應(yīng)就必須減小電路的等效輸入阻抗電路的等效輸入阻抗R和寄生電容和寄生電容C12。2、小電流、高

5、電壓噪聲源對測試系統(tǒng)的、小電流、高電壓噪聲源對測試系統(tǒng)的干擾主要是通過電容性耦合。干擾主要是通過電容性耦合。112RUCUN 電磁耦合是由于兩個(gè)電路間存在互感。電磁耦合是由于兩個(gè)電路間存在互感。 結(jié)論：結(jié)論：1、干擾電壓正比于干擾源角頻率、干擾電壓正比于干擾源角頻率、互感、互感系數(shù)系數(shù)M和干擾源電流。和干擾源電流。2、大電流低電壓干擾源，干擾耦合方式主要為、大電流低電壓干擾源，干擾耦合方式主要為電感性耦合。電感性耦合。 2 2、電感性耦合（、電感性耦合（電磁耦合電磁耦合 ） NNMIjUUNMIN圖圖713 兩個(gè)電路之間的互感兩個(gè)電路之間的互感3 3、共阻抗耦合、共阻抗耦合 電源內(nèi)阻抗的共阻抗

6、耦合電源內(nèi)阻抗的共阻抗耦合 公共地線的耦合公共地線的耦合 信號輸出電路的相互干擾信號輸出電路的相互干擾 4 4、漏電耦合、漏電耦合 NimiNEZRZUUNRmENBAZi傳導(dǎo)耦合傳導(dǎo)耦合 輻射電磁場耦合輻射電磁場耦合 傳導(dǎo)耦合是指經(jīng)導(dǎo)線檢拾到噪聲，再經(jīng)它傳導(dǎo)耦合是指經(jīng)導(dǎo)線檢拾到噪聲，再經(jīng)它傳輸?shù)皆肼暯邮针娐范纬筛蓴_的噪聲耦合方傳輸?shù)皆肼暯邮针娐范纬筛蓴_的噪聲耦合方式。式。 大功率的高頻電氣設(shè)備，廣播、電視、通大功率的高頻電氣設(shè)備，廣播、電視、通信發(fā)射臺等，不斷地向外發(fā)射電磁波。智能儀信發(fā)射臺等，不斷地向外發(fā)射電磁波。智能儀器若置于這種發(fā)射場中就會感應(yīng)到與發(fā)射電磁器若置于這種發(fā)射場中就會感

7、應(yīng)到與發(fā)射電磁場成正比的感應(yīng)電勢，這種感應(yīng)電勢進(jìn)入電路場成正比的感應(yīng)電勢，這種感應(yīng)電勢進(jìn)入電路就形成干擾。就形成干擾。 抑制電磁干擾的基本方法抑制電磁干擾的基本方法 消除或抑制噪聲源 破壞干擾的耦合通道 消除接收電路對干擾的敏感性 采用軟件抑制干擾第二節(jié)第二節(jié) 硬件抗硬件抗干擾技術(shù)干擾技術(shù) o接地技術(shù)接地技術(shù) o屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) o長線傳輸?shù)母蓴_及抑制長線傳輸?shù)母蓴_及抑制 o 共模干擾的抑制共模干擾的抑制o 差模干擾的抑制差模干擾的抑制o 供電系統(tǒng)抗干擾供電系統(tǒng)抗干擾o 印刷電路板抗干擾印刷電路板抗干擾7.2.1接地技術(shù)接地技術(shù) 一、接地的基本概念 “地”電路或系統(tǒng)中為各個(gè)信號提供參考電位的一

8、個(gè)等電位點(diǎn)或等電位面 “接地”將某點(diǎn)與一個(gè)等電位點(diǎn)或等電位面之間用低電阻導(dǎo)體連接起來，構(gòu)成一個(gè)基準(zhǔn)電位。 1、測控系統(tǒng)中的地線種類 信號(源)地指傳感器本身的零電位基準(zhǔn)線。 模擬地模擬信號的參考點(diǎn)，即模擬電路的直流電源的參考點(diǎn)。 數(shù)字地?cái)?shù)字信號的參考點(diǎn)，即數(shù)字電路的直流電源的參考點(diǎn)。 負(fù)載地指大功率負(fù)載或感性負(fù)載的地線。通常也稱為噪聲地。 系統(tǒng)地整個(gè)系統(tǒng)的統(tǒng)一參考電位。系統(tǒng)或設(shè)備的機(jī)殼上的某一點(diǎn)通常與系統(tǒng)地相連接，供給系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的直流穩(wěn)壓或非穩(wěn)壓電源的參考點(diǎn)也都接在系統(tǒng)地上。 2、共地和浮地 共地 浮地 系統(tǒng)地與大地（地球） 相連 絕緣 實(shí)現(xiàn)方法 系統(tǒng)地不接機(jī)殼或機(jī)殼不接大地 系統(tǒng)地接機(jī)殼且

9、機(jī)殼接大地 3、接地方式 二、接地環(huán)路與共模干擾 1、信號源和系統(tǒng)地都接大地會形成接地環(huán)路 兩個(gè)接地點(diǎn)之間的電位差（地電壓）將產(chǎn)生共模干擾： GGLiLGNUURRRRRRRU122圖圖724 接地環(huán)路與共模干擾接地環(huán)路與共模干擾 2、信號源和系統(tǒng)地不都接大地（例如只系統(tǒng)地接大地） 由于信號源與大地絕緣，即漏電電阻很大，故形成的干擾很?。?GGSiiSGNUURRRRRRU12三、系統(tǒng)接地設(shè)計(jì) 1、接地設(shè)計(jì)的兩個(gè)基本要求： 1)消除各電路電流流徑一個(gè)公共地線阻抗時(shí)所產(chǎn)生的噪聲電壓； 2)避免形成接地環(huán)路，引進(jìn)共模干擾。2、輸入信號傳輸線屏蔽接地點(diǎn)的選擇3、電源變壓器靜電屏蔽層的接地 圖圖728

10、 電源變壓器靜電屏蔽層的接地點(diǎn)電源變壓器靜電屏蔽層的接地點(diǎn) 4、直流電源接地點(diǎn)的選擇 不同性質(zhì)的電源地線不能任意互連，而應(yīng)分別匯集于一點(diǎn)，再與系統(tǒng)地相接。5、印刷電路板的地線布局 模擬地和數(shù)字地分設(shè)，通過不同的引腳與系統(tǒng)地相連，各個(gè)組件的模擬地和數(shù)字地引腳分別連到電路板上的模擬地線和數(shù)字地線上。 盡可能減少地線電阻，因此地線越寬越好。 模擬地線可用來隔離各個(gè)輸入模擬信號之間以及輸出和輸入信號之間的有害耦合。數(shù)字信號亦可用數(shù)字地線進(jìn)行隔離。 6、機(jī)柜地線的布局 在中、低頻系統(tǒng)中，地線布局須采用單點(diǎn)接地方案，其原則是： 各個(gè)單元電路的各種地線不得混接。 單元電路板不多時(shí)，可把各單元的不同地線直接與

11、有關(guān)電源參考端分別相接。 單元電路板很多時(shí)，各印刷板一般被分裝在多層框架上，在各個(gè)框架上安裝幾個(gè)橫向匯流排，分別用以分配各種直流電源、溝通各個(gè)印刷板的各種地線。而各個(gè)框架之間安裝若干縱向匯流排連接所有的橫向匯流排。 靜止的電荷電荷會產(chǎn)生靜電場； 靜止的磁偶極子磁偶極子會產(chǎn)生靜磁場。 運(yùn)動的電荷形成電流，會產(chǎn)生電場電場和磁磁場場。 電場和磁場統(tǒng)稱為電磁場電磁場。 電磁場對電荷產(chǎn)生力，以此干擾儀器和系統(tǒng)的正常工作7.2.2屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 靜電屏蔽+Q+Q+QAAABB一、屏蔽的類型和原理一、屏蔽的類型和原理用一個(gè)金屬盒子屏蔽住被干擾的電路，且將金屬盒接地，用一個(gè)金屬盒子屏蔽住被干擾的電路，且將金

12、屬盒接地，則可消除外部的靜電干擾則可消除外部的靜電干擾用一個(gè)金屬盒子屏蔽住干擾源，且將金屬盒接地，用一個(gè)金屬盒子屏蔽住干擾源，且將金屬盒接地，則可抑制干擾源對外部的靜電干擾則可抑制干擾源對外部的靜電干擾電磁屏蔽ieeN電磁屏蔽主要是抑制高頻電磁場的干擾，采用低電磁屏蔽主要是抑制高頻電磁場的干擾，采用低內(nèi)阻的金屬材料，如銅，鋁等等。內(nèi)阻的金屬材料，如銅，鋁等等。為了兼顧靜電屏蔽，可以將屏蔽層接地為了兼顧靜電屏蔽，可以將屏蔽層接地有意發(fā)射干擾源：廣播、電視、通信、雷達(dá)和導(dǎo)航等無線電設(shè)備；無意發(fā)射干擾源：在完成自身功能的同時(shí)附帶產(chǎn)生電磁能量的發(fā)射如：交通車輛、架空輸電線、照明器具、電動機(jī)械、家用電器

13、以及工業(yè)、醫(yī)用射頻設(shè)備等等。 主要用于防止低頻磁場的干擾磁屏蔽 靜電屏蔽 電磁屏蔽 磁屏蔽 消除靜電干擾 抑制高頻電磁場的干擾 防止低頻磁場干擾 選用低電阻材料作屏蔽盒 選用低內(nèi)阻的金屬材料 用高導(dǎo)磁材料制成屏蔽罩 屏蔽盒都應(yīng)用良好的接地 屏蔽盒都應(yīng)用良好的接地 總結(jié)：總結(jié)：7.2.3長線傳輸?shù)母蓴_及抑制長線傳輸?shù)母蓴_及抑制 一、長線感應(yīng)干擾的抑制方法 1、采用雙絞線傳輸、采用雙絞線傳輸 2、采用電流信號傳輸、采用電流信號傳輸 3、采用數(shù)字信號傳輸或頻率信號傳輸、采用數(shù)字信號傳輸或頻率信號傳輸二、反射干擾及抑制 1、反射干擾： 數(shù)字信號的長線傳輸，因?yàn)閭鬏斁€兩端阻抗不匹配而出現(xiàn)信號在傳輸線上反

14、射的現(xiàn)象。 2、抑制方法： 解決阻抗匹配阻抗匹配、長線驅(qū)動長線驅(qū)動問題長線驅(qū)動 7.2.4共模干擾的抑制共模干擾的抑制 共模干擾：一般指在兩根信號線上產(chǎn)生的幅度相等，相位相同的噪聲。 （1）采用屏蔽雙絞線并有效接地（2）強(qiáng)電場的地方還要考慮采用鍍鋅管屏蔽（3）布線時(shí)遠(yuǎn)離高壓線，更不能將高壓電源線和信號線捆在一起走線（4）不要和容易產(chǎn)生干擾的設(shè)備共用同一個(gè)電源（5）采用線性穩(wěn)壓電源或高品質(zhì)的開關(guān)電源(紋波干擾小于50mV ）由于直流穩(wěn)定電源一般是由交流電源經(jīng)整流穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)而形成的，這就不可避免地在直流穩(wěn)定量中多少帶有一些交流成份，這種疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量就稱之為紋波。 圖圖7214 隔離

15、原理隔離原理7.2.5差模干擾的抑制差模干擾的抑制 兩路輸入的干擾信號，如果是大小不相等，或方向不相同，即為差模干擾信號。 通常，線路上，干擾電壓的差模分量和共模分量同時(shí)存在，而且由于線路阻抗的不平衡，兩種分量在傳輸中會互相轉(zhuǎn)化。 一、頻率濾波法利用信號和干擾在頻率上的差別抑制干擾 采用高通濾波器濾除比有用信號頻率低的差模干擾， 采用低通濾波器濾除比有用信號頻率高的差模干擾， 采用50Hz陷波器濾除工頻干擾。 二、積分法利用雙積分式A/D削弱周期性差模干擾 假設(shè)被測信號Us上疊加有干擾電壓Un，即Ux=Us+Un，并假定 則雙積分式A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果為： 在 時(shí)，誤差項(xiàng)為： )sin(tUUnmn

16、rrnsrrxxNUUUNUUNfkT/1)sin(sinkkkUUnmn 由上式可見，當(dāng)為整數(shù)時(shí)，。因此，為了抑制50Hz工頻干擾，雙積分式A/D的定時(shí)積分時(shí)間T1應(yīng)選定為干擾噪聲周期的整數(shù)倍，即 mskkTT201三、電平鑒別法 利用信號和噪聲在幅值上的差別抑制幅值較小的干擾 1、采用脈沖隔離門抑制干擾 2、采用削波器抑制干擾 圖圖7220 削波器削波器四、脈寬鑒別法利用信號和噪聲的寬帶差別抑制窄脈沖干擾 一般要求RC積分電路的時(shí)間常數(shù)要大于噪聲的脈寬而小于信號的脈寬。 信號脈沖寬，積分后信號幅度高；干擾脈沖窄，積分后信號幅度小。 用一門坎電平將幅度小的干擾脈沖去掉，即可實(shí)現(xiàn)抑制干擾脈沖的

17、作用。 圖圖7-2-21 用積分電路消除脈沖干擾用積分電路消除脈沖干擾7.2.6供電系統(tǒng)抗干擾供電系統(tǒng)抗干擾 一、從供電系統(tǒng)窗口竄入的干擾 大功率的感性負(fù)載或可控硅切換時(shí)，在電網(wǎng)中產(chǎn)生的瞬態(tài)高壓對系統(tǒng)形成嚴(yán)重的干擾。 當(dāng)采用整流方式供電時(shí)，濾波不良會產(chǎn)生紋波噪聲，這是一種低頻干擾噪聲。 當(dāng)采用直流直流變換器或開關(guān)穩(wěn)壓電源時(shí)，則會出現(xiàn)高頻的開關(guān)噪聲干擾。 電源的進(jìn)線和輸出線也很容易受到工業(yè)現(xiàn)場以至天電的各種干擾噪聲。二、供電系統(tǒng)抗干擾措施 1、電源濾波和退耦抑制電源干擾的主要措施 圖圖7-2-22 電源濾波和退耦技術(shù)電源濾波和退耦技術(shù) LC低通濾波器濾除交流進(jìn)線上引入50Hz的高次諧波干擾，改善

18、電源的波形。 變阻二極管(或壓敏電阻)抑制交流電源線上的瞬時(shí)干擾。 電源變壓器采用雙重屏蔽措施使混入初級的噪聲干擾不致進(jìn)入次級。 整流濾波電路（采用了電解電容和無感高頻電容的并聯(lián)組合）減小高頻噪聲。 穩(wěn)壓抑制電網(wǎng)電壓的波動。 每個(gè)電路的RC或LC退耦濾波電路避免通過電源內(nèi)阻造成幾個(gè)電路間互相干擾。 2、采用不間斷電源和開關(guān)式直流穩(wěn)壓電源3、系統(tǒng)分別供電和采用電源模塊單獨(dú)供電 系統(tǒng)分別供電向采集系統(tǒng)電路供電的線路應(yīng)與向繼電器等供電的線路分開，以避免在供電線路之間出現(xiàn)相互干擾。供電線路如圖7-2-23所示。 圖圖7-2-23 系統(tǒng)分別供電的線路系統(tǒng)分別供電的線路 采用電源模塊單獨(dú)供電有利于減小公共

19、阻抗的相互耦合及公共電源的相互耦合，大大提高供電系統(tǒng)的可靠性，也有利于電源的散熱。 4、供電系統(tǒng)饋線要合理布線。 (1)電源前面的一段布線盡量用粗導(dǎo)線。(2)電源后面的一段布線均應(yīng)采用雙絞線，無法扭絞時(shí)，應(yīng)把饋線之間的距離縮到最短。交流線、直流穩(wěn)壓電源線、邏輯信號線和模擬信號線、繼電器等感性負(fù)載驅(qū)動線、非穩(wěn)壓的直流線均應(yīng)分開布線。(3)電路中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)公共線。若公共線不能避免，則必須把公共線加粗。 7.2.7印刷電路板抗干擾印刷電路板抗干擾 一、合理布置印刷電路板上的器件 1、為了減小器件之間的電氣干擾，應(yīng)將器件按照其功率的大小及抗干擾能力的強(qiáng)弱分類集中布置：將電源變壓器和輸出驅(qū)動器件等大

20、功率強(qiáng)電器件作為一類集中布置；將數(shù)字邏輯器件作為一類集中布置；將易受干擾的模擬器件作為一類集中布置。各類器件之間應(yīng)盡量遠(yuǎn)離，以防止相互干擾。此外，每一類器件又可按照小電氣干擾原則再進(jìn)一步分類布置。 2、應(yīng)符合易于散熱的原則 對發(fā)熱元器件要考慮通風(fēng)散熱，必要時(shí)要安裝散熱器。 發(fā)熱元器件要分散布置，不能集中。 對熱敏感元器件要遠(yuǎn)離發(fā)熱元器件或進(jìn)行熱屏蔽。 二、合理分配印刷電路板插腳 為了抑制線間干擾，對印刷電路板的插腳必須進(jìn)行合理分配。 1、將輸入、輸出線分置于印刷板的兩側(cè)，以便相互分離。 2、地線設(shè)置在輸入、輸出信號線的兩側(cè)，以減小信號線寄生電容的影響。 三、印刷電路板合理布線 印刷板不能交叉配

21、線。 配線不要做成環(huán)路，特別是不要沿印刷板周圍做成環(huán)路。 不要有長段的窄條并行，不得已而并行時(shí)，窄條間要再設(shè)置隔離用的窄條。 旁路電容器的引線不能長，尤其是高頻旁路電容器，應(yīng)該考慮不用引線而直接接地。 地線面積通常要選取大些，但又要避免增大電路和地線之間的寄生電容。 單元電路的輸入線和輸出線，應(yīng)當(dāng)用地線隔開。 信號線盡可能短。元器件面和焊接面的各印刷引線最好相互垂直。盡可能不在集成芯片引腳之間走線。易受干擾的部位增設(shè)地線或用寬地線環(huán)繞。 圖圖7224 印刷電路的輸入輸出線布置印刷電路的輸入輸出線布置四、電源線的布置 電源線、地線的走向應(yīng)盡量與數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛞恢?，且?yīng)盡量加寬其寬度，這都有助于提

22、高印刷電路板的抗干擾能力。 五、印刷電路板的屏蔽 1、屏蔽線 為了減小外界干擾作用于電路板或者電路板內(nèi)部導(dǎo)線、元件之間出現(xiàn)的電容性干擾，可以在兩個(gè)電流回路的導(dǎo)線之間另設(shè)一根導(dǎo)線，并將它與有關(guān)的基準(zhǔn)電位(或屏蔽電位)相連，就可以發(fā)揮屏蔽作用。 2、屏蔽環(huán) 屏蔽環(huán)位于印刷電路板的邊緣并圍繞著該電路板，且只在某一點(diǎn)上與基準(zhǔn)電位相連。它可對外界作用于電路板的電容性干擾起屏蔽作用。 圖圖7-2-27 屏蔽環(huán)屏蔽環(huán)六、去耦電容器的配置 在電源輸入端跨接10F100F的電解電容器。 每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)配置一個(gè)0.01F的陶瓷電容器。 對于抗干擾能力弱，關(guān)斷時(shí)電流變化大的器件和ROM、RAM存儲器件，應(yīng)在芯

23、片的電源線(Vcc)和地線(GND)之間直接接入去耦電容器。 電容引線不能太長，特別是高頻旁路電容不能帶引線。 圖圖7-2-28 集成電路的工作狀態(tài)集成電路的工作狀態(tài)圖圖7-2-29 集成電路干擾的抑制集成電路干擾的抑制7.3 軟件抗干擾技術(shù) 軟件冗余技術(shù) 軟件陷阱技術(shù) “看門狗”技術(shù) 故障自動恢復(fù)處理程序軟件抗干擾的設(shè)置前提條件： 在干擾作用下，微機(jī)系統(tǒng)硬件部分不會受到任何損壞，或易損壞部分設(shè)置有監(jiān)測狀態(tài)可供查詢。 程序區(qū)不會受干擾侵害。 RAM區(qū)中的重要數(shù)據(jù)不被破壞，或雖被破壞可以重新建立。軟件抗干擾技術(shù)所研究的主要內(nèi)容： 1、采取軟件的方法抑制疊加在模擬輸入信號上噪聲對數(shù)據(jù)采集結(jié)果的影響

24、，如數(shù)字濾波器技術(shù)； 2、由于干擾而使運(yùn)行程序發(fā)生混亂，導(dǎo)致程序亂飛或陷入死循環(huán)時(shí)，采取使程序納入正規(guī)的措施，如軟件冗余、軟件陷阱、“看門狗”技術(shù)。 7.3.1軟件冗余技術(shù)軟件冗余技術(shù) 一、指令冗余技術(shù) 為了使“亂飛”程序在程序區(qū)迅速納入正軌，應(yīng)該多用單字節(jié)指令，并在關(guān)鍵地方人為地插入一些單字節(jié)指令NOP，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重寫，稱之為指令冗余。1、NOP的使用 在雙字節(jié)指令和3字節(jié)指令之后插入兩個(gè)單字節(jié)NOP指令 對程序流向起決定作用的指令(如RET、RETI、ACALL、LCALL、LJMP、JZ、JNZ、JC、JNC、DJNZ等)和某些對系統(tǒng)工作狀態(tài)起重要作用的指令(如SETB、EA等)

25、之前插入兩條NOP指令 2、重要指令冗余 對于程序流向起決定作用的指令(如RET、RETI、ACALL、LCALL、LJMP、JZ、JNZ、JC、JNC等)和某些對系統(tǒng)工作狀態(tài)有重要作用的指令(如SETB、EA等)的后面，可重復(fù)寫上這些指令，以確保這些指令的正確執(zhí)行。 二、時(shí)間冗余技術(shù) 時(shí)間冗余方法是通過消耗時(shí)間資源達(dá)到糾錯(cuò)目的。 1、重復(fù)檢測法 ：對接口中的輸入數(shù)據(jù)信息進(jìn)行多次檢測，若檢測結(jié)果完全一致，則是真的輸入信號；若相鄰的檢測內(nèi)容不一致，或多次檢測結(jié)果不一致，則是偽輸入信號。 圖圖731 重復(fù)檢測法重復(fù)檢測法 2、重復(fù)輸出法：對于那些用鎖存器輸出的控制信號，采取重復(fù)輸出的辦法。輸出重復(fù)

26、周期盡可能短些。 3、指令復(fù)執(zhí)技術(shù) ：這種技術(shù)是重復(fù)執(zhí)行已發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的指令（一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、就重新執(zhí)行被錯(cuò)誤破壞的現(xiàn)行指令），如故障是瞬時(shí)的，在指令復(fù)執(zhí)期間，有可能不再出現(xiàn)，程序可繼續(xù)執(zhí)行。 4、程序卷回技術(shù) 程序卷回不是某一條指令的重復(fù)執(zhí)行，而是一小段程序的重復(fù)執(zhí)行。為了實(shí)現(xiàn)卷回，也要保留現(xiàn)場。這種卷回方法可卷回若干次，直到故障排除或顯示故障為止。5、延時(shí)避開法 當(dāng)系統(tǒng)要接通或斷開大功率負(fù)載時(shí)，使CPU暫停工作，待干擾過去以后再恢復(fù)工作，這比單純在硬件上采取抗干擾措施要方便許多。7.3.2軟件陷阱技術(shù)軟件陷阱技術(shù) 一、軟件陷阱 軟件陷阱，就是用引導(dǎo)指令強(qiáng)行將捕獲到的亂飛程序引向復(fù)位入口地址000

27、0H，在此處將程序轉(zhuǎn)向?qū)ｉT對程序出錯(cuò)進(jìn)行處理的程序，使程序納入正軌。 軟件陷阱可采用兩種形式，如表7-3-1所示。 形式形式軟件陷阱技術(shù)軟件陷阱技術(shù)對應(yīng)入口形式對應(yīng)入口形式形式一形式一NOPNOPLJMP 0000H0000H : LJMP MAIN；運(yùn)行程運(yùn)行程序序:形式二形式二LJMP 0202HLJMP 0000H 0000H : LJMP MAIN ；運(yùn)行主；運(yùn)行主程序程序: 0202H: LJMP 0000H:二、軟件陷阱的安排 未使用的中斷區(qū) 未使用的EPROM空間 非EPROM芯片空間 運(yùn)行程序區(qū) 中斷服務(wù)程序區(qū) RAM數(shù)據(jù)保護(hù)的條件陷阱7.3.3 “看門狗看門狗”技術(shù)技術(shù) “看

28、門狗”技術(shù)就是不斷監(jiān)視程序循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，若發(fā)現(xiàn)時(shí)間超過已知的循環(huán)設(shè)定時(shí)間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入了“死循環(huán)”，然后強(qiáng)迫程序返回到0000H入口，在0000H處安排一段出錯(cuò)處理程序，使系統(tǒng)運(yùn)行納入正規(guī)。 “看門狗”技術(shù)既可由硬件實(shí)現(xiàn)，也可由軟件實(shí)現(xiàn)，還可由兩者結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。 一、硬件“看門狗”電路 1、單穩(wěn)態(tài)型“看門狗”電路 圖圖734 單穩(wěn)態(tài)單穩(wěn)態(tài)“看門狗看門狗”電路電路圖圖735 74LS123 管腳排列與功能管腳排列與功能 圖圖736 單穩(wěn)態(tài)單穩(wěn)態(tài)“看門狗看門狗”程序框圖程序框圖2、計(jì)數(shù)器型“看門狗”電路 圖圖737 計(jì)數(shù)器型計(jì)數(shù)器型“看門狗看門狗”電路電路3、采用微處理器監(jiān)控器實(shí)現(xiàn)、采用微處理器監(jiān)

29、控器實(shí)現(xiàn)“看門看門狗狗”功能功能 二、軟件“看門狗”技術(shù) 基本思路：在主程序中對T0中斷服務(wù)程序進(jìn)行監(jiān)視；在T1中斷服務(wù)程序中對主程序進(jìn)行監(jiān)視；T0中斷監(jiān)視T1中斷。 圖圖7310 主程序流程圖主程序流程圖 圖圖7311 T1中斷程序流程中斷程序流程 圖圖7312 T0中斷程序流程中斷程序流程三、軟硬件結(jié)合的“看門狗”技術(shù) 圖圖7313 主程序流程圖主程序流程圖 圖圖7316 主程序流程圖主程序流程圖n若測控功能模塊程序較短，執(zhí)行一次時(shí)間內(nèi)不足以使T0、T1發(fā)生定時(shí)中斷，這時(shí)可采用右圖所示的方案。 7.3.4 故障自動恢復(fù)處理故障自動恢復(fù)處理程序程序 一、上電標(biāo)志設(shè)定一、上電標(biāo)志設(shè)定程序的執(zhí)行總是從程序的執(zhí)行總是從00000000H H單元開始，即微機(jī)啟動。單元開始，即微機(jī)啟動。啟動方式：啟動方式：1 1、冷啟動：即上電復(fù)位。冷啟動的特征是系統(tǒng)要、冷啟動：即上電復(fù)位。冷啟動的特征是系統(tǒng)要徹底初始化，測控程序模塊從頭開始執(zhí)行，即生徹底初始化，測控程序模塊從頭開始執(zhí)行，即生產(chǎn)工藝過程從最初狀態(tài)開始運(yùn)行。產(chǎn)工藝過程從最初狀