單片機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)及電路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1、第七章 單片機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)本章將從干擾源的來源、硬件、軟件以及電源系統(tǒng)各方面研究分析并給出有效可行的解決辦法。 第一節(jié) 干擾的來源及分析一、 主要的干擾源影響正常工作的信號稱為噪聲，又稱干擾。舉例：在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，出現(xiàn)了干擾，就會影響指令的正常執(zhí)行，造成控制事故或控制失靈；在測量通道中產(chǎn)生了干擾，就會使測量產(chǎn)生誤差，計(jì)數(shù)器收到干擾有可能亂記數(shù)，造成記數(shù)不準(zhǔn)，電壓的沖擊有可能使系統(tǒng)遭到致命的破壞。 凡是能產(chǎn)生一定能量，可以影響到周圍電路正常工作的媒體都可認(rèn)為是干擾源。干擾有的來自外部，有的來自內(nèi)部。一般來說，干擾源可分為以下三類： 自然界的宇宙射線，太陽黑子活動，大氣污染及雷電因素造成

2、的； 物質(zhì)固有的，即電子元器件本身的熱噪聲和散粒噪聲；人為造成的，主要是由電氣和電子設(shè)備引起。舉例：在系統(tǒng)工作的環(huán)境中廣泛存在，包括動力電網(wǎng)的電暈量放電、絕緣不良的弧光放電、交流接觸器、開關(guān)電感負(fù)載的繼電器接點(diǎn)引起的電火花，照明燈管所引起的放電、變壓器、電焊機(jī)、吊車，大功率設(shè)備啟動浪涌，可控硅開關(guān)造成的瞬間尖峰，都會對電網(wǎng)產(chǎn)生影響。另外像大功率廣播、電視、通訊、雷達(dá)、導(dǎo)航、高頻設(shè)備以及大功率設(shè)備所發(fā)出的空間電磁干擾。系統(tǒng)本身電路的過渡過程，電路在狀態(tài)轉(zhuǎn)換時引起的尖峰電流，電感或電容所產(chǎn)生的瞬間電壓和瞬變電流也會對系統(tǒng)工作產(chǎn)生千擾。另外，印制電路板布局不合理、布線不周到、排列不合理、粗細(xì)不合理，

3、使電路板自身產(chǎn)生相互影響，系統(tǒng)安裝布線不合理，強(qiáng)弱電走線不能分開，造成相互干擾。二、 噪聲干擾產(chǎn)生的原因 電路性干擾。電路性干擾是由于兩個回路經(jīng)公共阻抗耦合而產(chǎn)生的，干擾量是電流。 電容性干擾。電容性干擾是由于干擾源與干擾對象之間存在著變化的電場，從而造成了干擾影響，干擾量是電壓。 電感性干擾。電感性干擾是由于干擾源的交變磁場在干擾對象中產(chǎn)生了干擾感應(yīng)電壓。而產(chǎn)生感應(yīng)電壓的原因則是由于在干擾源中存在著變化電流。 波干擾。波干擾是傳導(dǎo)電磁波或空間電磁波所引起的?？臻g電磁波的干擾量是電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度。傳導(dǎo)波的干擾量是傳導(dǎo)電流和傳導(dǎo)電壓。三、 干擾竄入系統(tǒng)的渠道環(huán)境對單片機(jī)控制系統(tǒng)的干擾一般都是以

4、脈沖的形式進(jìn)人系統(tǒng)的，干擾竄入系統(tǒng)的渠道主要有三條，如圖7-1所示。 由圖中可見，空間干擾（場干擾）是通過電磁波輻射入系統(tǒng)；過程通道干擾是通過和主機(jī)系統(tǒng)相連接的輸入通道、輸出通道及與其他主機(jī)系統(tǒng)相連的通信通道進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)的；供電系統(tǒng)干擾，主要通過供電系統(tǒng)的直流電源線路或地線進(jìn)人系統(tǒng)。一般情況下，空間干擾在強(qiáng)度上遠(yuǎn)小于其他兩個渠道進(jìn)人系統(tǒng)的干擾，而且空間干擾可用良好的屏蔽與正確的接地，或采用高頻濾波器加以解決。因此抗干擾的重點(diǎn)應(yīng)放在供電系統(tǒng)和過程通道的干擾。 第二節(jié) 硬件抗干擾技術(shù)一、選用可靠的元器件一般情況下，元器件在出廠前都進(jìn)行了測試。在通常應(yīng)用時，不再進(jìn)行測試，而直接將元器件用于電路中進(jìn)

5、行通電運(yùn)行考驗(yàn)。在考驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題，直接替換不合格芯片或器件。按著一般的經(jīng)驗(yàn)，如芯片在通電使用一個月左右而不產(chǎn)生損壞，就可以認(rèn)為比較穩(wěn)定。但在購買時，最好到較正規(guī)的大公司或商店購買元器件，一般都能保證元器件本身質(zhì)量的可靠。二、接插件的選擇應(yīng)用 單片機(jī)控制系統(tǒng)通?？捎蓭讐K印制電路板組成，各板之間以及各板與基準(zhǔn)電源之間經(jīng)常選用接插件相聯(lián)系。在接插件的插針之間也易造成干擾，這些干擾與接插件插針之間的距離以及插針與地線之間的距離都有關(guān)系。在設(shè)計(jì)選用時要注意以下幾個問題。 1合理地設(shè)置插接件 如電源插接件與信號插接件要盡量遠(yuǎn)離，主要信號的接插件外面最好帶有屏蔽。 2插頭座上要增加接地針數(shù) 在安排插針信號時

6、，用一部分插針為接地針，均勻分布于各信號針之間，起到隔離作用，以減小針間信號互相干擾。最好每一信號針兩側(cè)都是接地針，使信號與接地針理想的比例為1：1。 3信號針盡量分散配置，增大彼此之間的距離。 4. 設(shè)計(jì)時考慮信號的翻轉(zhuǎn)時差，把不同時刻翻轉(zhuǎn)的插針放在一起。同時翻轉(zhuǎn)的針盡量離開，因信號同時翻轉(zhuǎn)會使干擾疊加。三、印制電路板抗干擾設(shè)計(jì)技術(shù) 印制電路板是器件、信號線、電源線的高密度集合體，布線和布局好壞對可靠性影響很大。1印制電路總體布局原則 印制電路板大小要適中，板面過大印制線路太長，阻抗增加，成本偏高；板子太小，板間相互連線增加，易增加干擾環(huán)境。 印制板元件布局時相關(guān)元件盡量靠近。如晶振、時鐘發(fā)

7、生器及CPU時鐘輸入端相互靠近，大電流電路要遠(yuǎn)離主板，或另做一塊板。 考慮電路板在機(jī)箱內(nèi)的位置，發(fā)熱大的元器件放置在易通風(fēng)散熱的位置。 2電源線和地線與數(shù)據(jù)線傳輸方向一致，有助于增強(qiáng)抗干擾能力。接地線可環(huán)繞印制板一周安排，盡可能就近接地。 3地線盡量加寬，數(shù)字地、模擬地要分開，根據(jù)實(shí)際情況考慮一點(diǎn)或多點(diǎn)接地。4配置必要的去耦電容 電源進(jìn)線端跨接100up以上的電解電容以吸收電源進(jìn)線引入的脈沖干擾。 原則上每個集成電路芯片都配置一個0.01up的瓷片電容或聚乙烯電容，可吸收高頻干擾。 電容引線不能太長，高頻旁路電容不能帶引線。四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)抗干擾技術(shù) 在單片機(jī)控制系統(tǒng)輸出回路中，存在著執(zhí)行開關(guān)、線

8、圈等回饋干擾。特別是感性負(fù)載，電機(jī)電樞的反電動勢會損壞電子器件，甚至?xí)茐挠?jì)算機(jī)系統(tǒng)或擾亂程序系統(tǒng)，為防止由于電感負(fù)載的瞬間通、斷造成的干擾，常采用以下措施： 1觸點(diǎn)兩端并聯(lián)阻容吸收電路，控制觸點(diǎn)間放電，如圖7-2(a)所示。2.電感負(fù)載兩端并聯(lián)反向二極管，形成反電動勢放電回路，保護(hù)設(shè)備。如圖7-2(b)所示，在繼電器線圈兩端并接二極管。當(dāng)開關(guān)斷開時，感應(yīng)電動勢通過二極管放電，防止擊穿電源及開關(guān)。 第三節(jié) 軟件抗干擾技術(shù)一、設(shè)置軟件陷阱 由于系統(tǒng)干擾可能破壞程序指針PC，PC一旦失控，使程序“亂飛”可能進(jìn)人非程序區(qū)，造成系統(tǒng)運(yùn)行的一系列錯誤。設(shè)置軟件陷阱，可防止程序“亂飛”。 方法：在ROM或

9、RAM中，每隔一些指令（十幾條即可），就把連續(xù)幾個單元設(shè)置成空操作（所謂陷阱）。當(dāng)失控的程序掉入“陷阱”，也就是連續(xù)執(zhí)行幾個空操作后，程序自動恢復(fù)正常，繼續(xù)執(zhí)行后面的程序，也可以在程序芯片沒有被程序指令字節(jié)使用的部分全部置成空操作指令代碼，在最后使用跳轉(zhuǎn)指令，一般跳到程序開頭。一旦程序飛出到非程序區(qū)，執(zhí)行空操作之后，最后跳回到程序初始化，重新執(zhí)行程序。或隔一段使用一條跳轉(zhuǎn)到程序開頭的指令。二、增加程序監(jiān)視系統(tǒng)（Watchdog） 利用設(shè)置軟件陷阱的辦法雖在一定程度上解決了程序“飛出”失控問題，但不能有效地解決死循環(huán)問題。 設(shè)置程序監(jiān)視器（Watchdog看門狗）可比較有效地解決死循環(huán)問題。程序

10、監(jiān)視器系統(tǒng)有的采用軟件解決，大部分都是采用軟硬件相結(jié)合的辦法。下面以兩種解決辦法來分析其結(jié)構(gòu)原理。1、利用單片機(jī)內(nèi)部定時器進(jìn)行監(jiān)視 方法：在程序一開始就啟動定時器工作，在主程序中增設(shè)定時器賦值指令，使該定時器維持在非溢出工作狀態(tài)。定時時間要稍大于程序一次循環(huán)的執(zhí)行時間。程序正常循環(huán)執(zhí)行一次給定時器送一次初值，使其不能溢出。但若程序失控，定時器則計(jì)滿溢出中斷，在中斷服務(wù)程序中使主程序自動復(fù)位又進(jìn)入初始狀態(tài)。例8051單片機(jī)若晶振頻率使用6MHz，選定時器T0定時監(jiān)視程序。程序如下：ORG 0000HSTART：AJMP MAIN ORG 000BH AJMP STARTMAIN：SETB EA

11、SETB IE0 SETB TR0 MOV TMOD，01HMAIN1：MOV TH0，datal MOV TL0，datal用戶程序 LJMP MAIN2、利用單穩(wěn)觸發(fā)器構(gòu)成程序監(jiān)視器 方法：利用軟件經(jīng)常訪問單穩(wěn)電路，一旦程序有問題，CPU不能照常訪問，單穩(wěn)電路則產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)脈沖使單片機(jī)復(fù)位，程序重新開始執(zhí)行。三、軟件冗余技術(shù) 軟件冗余技術(shù)，就是多次使用同一功能的軟件指令，以保證指令執(zhí)行的可靠性，這從以下幾個方面考慮。 1采取多次讀入法，確保開關(guān)量輸人正確無誤 重要的輸人信息利用軟件多次讀入，比較幾次結(jié)果一致后再讓其參與運(yùn)算。對于按鈕和開關(guān)狀態(tài)讀入時，要配合軟件延時可消除抖動和誤動作。 2不斷查

12、詢輸出狀態(tài)寄存器，及時糾正輸出狀態(tài) 設(shè)置輸出狀態(tài)寄存器，利用軟件不斷查詢，當(dāng)發(fā)現(xiàn)和輸出的正確狀態(tài)不一致時，及時糾正，防止由于干擾引起的輸出量變化導(dǎo)致設(shè)備誤動作。 3對于條件控制系統(tǒng)，把對控制條件的一次采樣、處理控制輸出改為循環(huán)地采樣、處理輸出。這種方法對于慣性較大的控制系統(tǒng)具有良好的抗偶然干擾作用。 4為防止計(jì)算錯誤，可采用兩組計(jì)算程序，分別計(jì)算，然后將兩組計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，如兩次計(jì)算結(jié)果相同，則將結(jié)果送出。如出現(xiàn)誤差，則再進(jìn)行一次運(yùn)算，重新比較，直到結(jié)果相同。四、軟件可靠性設(shè)計(jì) 1、利用軟件提高系統(tǒng)抗干擾能力 在軟件設(shè)計(jì)時采用如下措施，對提高系統(tǒng)抗干擾能力是積極有力的。 增加系統(tǒng)信息管理軟件

13、。它與硬件相配合，對系統(tǒng)信息進(jìn)行保護(hù)。其中包括防止信息被破壞，出故障時保護(hù)信息，故障排除之后恢復(fù)信息等。 防止信息的輸人輸出過程中出錯。如對關(guān)鍵數(shù)據(jù)采用多種校驗(yàn)方式，對信息采用重復(fù)傳送校驗(yàn)技術(shù)，從而保證信息的正確無誤。 編制診斷程序，及時發(fā)現(xiàn)故障，找出故障位置，以便及時檢修或啟用冗余軟件。用軟件進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)度，包括出現(xiàn)故障時保護(hù)現(xiàn)場，迅速將故障裝置切換成備用裝置，在環(huán)境條件發(fā)生變化時，采取應(yīng)急措施，故障排除后，迅速恢復(fù)系統(tǒng)，繼續(xù)投人運(yùn)行等。 2、提高軟件自身的可靠性 1）程序分段和采用層次結(jié)構(gòu) 在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時，將程序分成若干個具有獨(dú)立功能的子程序塊。各個程序塊可以單獨(dú)使用，也可與其他程序塊一起

14、使用。各程序塊之間可通過一固定的通信區(qū)和一些指定的單元進(jìn)行信息傳遞。每個程序塊都可單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整和修改而不影響其他程序塊。 2）采用可測試性設(shè)計(jì) 軟件在編制過程中會出現(xiàn)一些錯誤。為便于查出程序錯誤，提高軟件開發(fā)效率，可采用以下三種方法：一是明確軟件規(guī)格，使測試易于進(jìn)行；二是將測試設(shè)計(jì)的程序段作為軟件開發(fā)的一部分；三是把程序結(jié)構(gòu)本身組成便于測試的形式。 3）對軟件進(jìn)行測試 測試軟件的基本方法是，給軟件一個典型的輸入，觀測輸出是否符合要求。發(fā)現(xiàn)錯誤進(jìn)行修改，直至消除錯誤，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 測試軟件可按下述步驟進(jìn)行： 單元測試，即對每個程序塊單獨(dú)進(jìn)行測試； 局部或系統(tǒng)測試，即對多個程序塊組成的局部或系統(tǒng)

15、程序進(jìn)行測試，以發(fā)現(xiàn)塊間連接錯誤； 系統(tǒng)功能測試，按功能對軟件進(jìn)行測試，如控制功能、顯示功能、通信功能、管理功能、報(bào)瞥功能等； 現(xiàn)場測試，即硬件安裝調(diào)試后將軟件進(jìn)行安裝測試，以便對整個控制系統(tǒng)的功能及性能作出評價(jià)。五、軟件自診斷技術(shù) 軟件診斷技術(shù)主要從兩個方面進(jìn)行考慮，一方面是對系統(tǒng)硬件和過程通道的自診斷，另一方面是對過程軟件本身進(jìn)行診斷和故障排除。1、對硬件系統(tǒng)進(jìn)行診斷 對硬件系統(tǒng)診斷包含兩個方面內(nèi)容：一是確定硬件電路是否存在故障，這叫故障測試；二是指出故障的確切位置，給維護(hù)以操作指導(dǎo)，這叫故障定位。 單片機(jī)控制系統(tǒng)有的配備有系統(tǒng)測試程序，在系統(tǒng)上電時，首先對系統(tǒng)的主要部件以及外設(shè)I/0端口

16、進(jìn)行測試，以確認(rèn)系統(tǒng)硬件工作是否正常。對接口故障的測試，主要是檢測接口中元器件的故障，這就要求在進(jìn)行接口電路設(shè)計(jì)時要考慮以下因素： 在接口設(shè)計(jì)時，除考慮接口的功能外，要考慮提供檢測的寄存器或緩沖器，以便檢測使用； 可將接口劃分成若干個檢測區(qū)，在每一檢測區(qū)將檢測點(diǎn)逐一編號，進(jìn)行測試； 可將測試點(diǎn)按順序編制成故障字典，以便按測試結(jié)果給出故障部位，進(jìn)行故障定位。2、軟件運(yùn)行自診斷 設(shè)置陷阱、使用程序監(jiān)視器、時間冗余方法 時間冗余方法是通過消耗時間資源達(dá)到糾錯的目的。時間冗余方法通常采用指令復(fù)執(zhí)和程序卷回兩種途徑來實(shí)現(xiàn)。 1）指令復(fù)執(zhí)技術(shù) 所謂復(fù)執(zhí)，就是程序中的每條指令都是一個重新啟動點(diǎn)，一旦發(fā)現(xiàn)錯誤

17、，就重新執(zhí)行被錯誤破壞的現(xiàn)行指令，指令復(fù)執(zhí)既可用編制程序來實(shí)現(xiàn)，也可用硬件控制來實(shí)現(xiàn)，基本的實(shí)現(xiàn)方法是： 當(dāng)發(fā)現(xiàn)錯誤時，能準(zhǔn)確保留現(xiàn)行指令的地址，以便重新取出執(zhí)行； 現(xiàn)實(shí)指令使用的數(shù)據(jù)必須保留，以便重新取出執(zhí)行時使用。 指令復(fù)執(zhí)的次數(shù)通常采用次數(shù)控制和時間控制兩種方式，如在規(guī)定的復(fù)執(zhí)次數(shù)或時間之內(nèi)故障沒有消失，稱之復(fù)執(zhí)失敗。 2）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。程序卷回的要點(diǎn)是： 將程序分成一些小段，卷回時也要卷回一小段，不是卷回到程序起點(diǎn)； 在第n段之末，將當(dāng)時各寄存器、程序計(jì)數(shù)器及其他有關(guān)內(nèi)容移人內(nèi)存，并將內(nèi)存中被第n段

18、所更改的單元又在內(nèi)存中另開辟一塊區(qū)域保存起來。如在第(n+1)段中不出問題，則將第(n+1)段現(xiàn)場存檔，并撤消第二段所存內(nèi)容； 如在第（n+1）段出現(xiàn)錯誤，就把第n段的現(xiàn)場送給機(jī)器的有關(guān)部分，然后從第（n+1)段起點(diǎn)開始重復(fù)執(zhí)行第（n十1）段程序。 第四節(jié) 供電系統(tǒng)抗干擾技術(shù)供電系統(tǒng)干擾分為： 過壓、欠壓、停電 使用各種穩(wěn)壓器和不間斷電源UPS 浪涌、下陷、降出 快速響應(yīng)的交流電壓調(diào)壓器 尖峰電壓 使用具有噪聲抑制能力的交流穩(wěn)壓器或隔離變壓器 射頻干擾 低通濾波器一、建議的供電解決方案 為了防止電源系統(tǒng)竄人干擾，影響單片機(jī)控制系統(tǒng)的正常工作，可采用如圖7-5所示的供電配置。 如圖7-5所示，整

19、個供電系統(tǒng)從以下幾個方面考慮。 交流進(jìn)線端加交流濾波器，可濾掉高頻干擾，如電網(wǎng)上大功率設(shè)備啟停造成的瞬間干擾。濾波器市場上的成品有一級、二級濾波之分，安裝時外殼要加屏蔽并使其良好接地，進(jìn)出線要分開，防止感應(yīng)和輻射耦合。低通濾波器僅允許50Hz交流通過，對高頻和中頻干擾有很好的衰減作用。 要求高的系統(tǒng)加交流穩(wěn)壓器。 采用具有靜電屏蔽和抗電磁干擾的隔離電源變壓器。 采用集成穩(wěn)壓塊兩級穩(wěn)壓。主電路板采取獨(dú)立供電，其余部分分散供電，避免一處電源有故障引起整個系統(tǒng)顛覆。 直流輸出部分采用大容量電解電容進(jìn)行平滑濾波。 線間對地增加小電容濾波消除高頻干擾。 交流電源線與其他線盡量分開，減少再度耦合干擾。 盡

20、量提高接口器件的電源電壓，提高接口的抗干擾能力。 第五節(jié) 接地系統(tǒng)抗干擾技術(shù) 在設(shè)計(jì)時，若能將接地和屏蔽正確地結(jié)合起來使用，可以解決大部分干擾引起的故障。接地問題包括兩個方面的內(nèi)容：一個是接地點(diǎn)是否正確；另一個是接地點(diǎn)是否牢固。接地點(diǎn)選擇正確可防止系統(tǒng)各部分的串?dāng)_，接地點(diǎn)牢固可使接地點(diǎn)處于零阻抗，從而降低了接地電位，防止了接地系統(tǒng)的共模干擾。一、系統(tǒng)地線分類兩大類：保護(hù)接地主要是為了避免工作人員因設(shè)備絕緣損壞或性能下降時遭受觸電危險(xiǎn)和保證設(shè)備的安全工作接地主要是保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，防止地環(huán)路引起的干擾。 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，地線大致分為以下幾類： 數(shù)字地也叫邏輯地，它是數(shù)字電路的零電位

21、； 模擬地它是放大器、采樣保持器以及A/D轉(zhuǎn)換器和比較器等的零電位； 功率地即大電流網(wǎng)絡(luò)元件、功放器件的零電位； 信號地即傳感器件的地電平； 交流地指交流50Hz電源的零線； 直流地指直流電源的地線； 屏蔽地一般同機(jī)殼相聯(lián)，為防止靜電感應(yīng)和磁場感應(yīng)而設(shè)置的，常和大地相接。二、不同地線的處理原則 1一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地在低頻（小于1MHz）電路中，布線和元件之間的電感不會產(chǎn)生太大影響，常采用一點(diǎn)接地。在高頻（高于10MHz）電路中，寄生電容和電感影響較大，易采用多點(diǎn)接地。 2. 數(shù)字地和模擬地必須分開。 3交流地與信號地不要共用。 4浮地和接地 系統(tǒng)浮地，是將系統(tǒng)電路的各個部分地線浮置起來，不與大

22、地相聯(lián)。通常采用系統(tǒng)浮地，機(jī)殼接地，可使抗干擾能力強(qiáng)，安全可靠。 5.印制電路板地線布線 其如下所示： TTL、CMOS器件的地線要呈輻射網(wǎng)狀，其他地線不要形成環(huán)路； 地線盡量加寬，最好不要小于3mm; 旁路電容地線不要太長； 大規(guī)模集成電路最好跨越平行的地線和電源線，以消除干擾。 6傳感器信號地 由于傳感器和機(jī)殼之間易引起共模干擾，為提高抗共模干擾能力，一般A/D轉(zhuǎn)換器的模擬地采用浮空隔離，并可采用三線采樣雙層屏蔽浮地技術(shù)，就是將地線和信號線一起采樣，可有效地抑制共模干擾。 第六節(jié) 輸入輸出通道抗干擾技術(shù)一、開關(guān)信號的抗干擾技術(shù)、1、開關(guān)量的電平轉(zhuǎn)換提高開關(guān)量電平進(jìn)行開關(guān)信號傳輸，可以降低電

23、磁干擾，而輸人到單片機(jī)中的電平都是TTL電平，因此存在一個電平轉(zhuǎn)換問題。可采用如圖7-9所示的電路。若提高開關(guān)量輸出的電平可參考圖7-10所示的電路。二、采用隔離技術(shù) 對啟停負(fù)荷不大、響應(yīng)速度不太高的設(shè)備，一般采用繼電器隔離比用光電隔離更直接。繼電器能直接控制動力電路，而驅(qū)動繼電器的集成電路要用集電極開路的集成電路（OC門），并在繼電器線圈兩端加續(xù)流二極管，以保證驅(qū)動電路正常工作，如圖7-11所示。 在交流啟停負(fù)荷較大時，大負(fù)荷觸點(diǎn)在接通或斷開時，所產(chǎn)生的火花和電弧具有十分強(qiáng)烈的干擾作用，可采用如圖7-12所示的電路，用兩個對接的可控硅代替交流接觸器，它們的控制極由小繼電器的一個觸點(diǎn)控制，觸點(diǎn)

24、接通，兩個可控硅輪流導(dǎo)通，觸點(diǎn)斷開，兩個可控硅完全關(guān)斷。固態(tài)繼電器也就是將對接的可控硅封裝在一個模塊中的器件。 快速直流負(fù)載的光耦合驅(qū)動。如圖7-13所示。 快速驅(qū)動交流負(fù)載的光電耦合驅(qū)動。如圖7-14所示。二、模擬通道的抗干擾技術(shù)1、硬件措施 1）模擬量輸人回路 加入RC濾波器，以減小工頻干擾信號對輸入信號的影響，如圖7-15所示。 2）光電耦合器隔離 在模擬通道使用光電耦合器要按照如圖7-16的安排設(shè)計(jì)。 3）適當(dāng)選用A/D芯片 在干擾嚴(yán)重的場合，可選用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器。要求轉(zhuǎn)換速度快的場合，要選用逐次逼近方式的轉(zhuǎn)換器。 2、軟件措施 用軟件對輸入量的濾波處理是消除低頻干擾的重要措施，

25、常用的濾波算法有以下幾種： 1）限幅濾波 規(guī)定在相鄰兩次采樣信號之間的差值不得超過一個固定數(shù)值。 2）中值濾波 每獲得一個采樣數(shù)據(jù)時連續(xù)采樣三次，找出三個采樣值中的一個居中的值作為本次采樣值。 3）算術(shù)平均值濾波 連續(xù)記錄幾次采樣值，求其平均值作為本次采樣值。 4）五中取三平均值濾波 該辦法是若得到一個采樣值，要連續(xù)采樣五次，然后按大小順序排列，去掉一個最大的，去掉一個最小的，取其中間三個數(shù)求其平均值。 5）一階慣性濾波 對于低頻干擾信號，可用此濾波模擬RC濾波，來消除干擾。三、長線傳輸?shù)目垢蓴_技術(shù)1、雙絞線傳輸 在數(shù)字信號傳輸過程中，根據(jù)傳送距離的不同，雙絞線使用方法也有所不同，如圖7-17所示。 當(dāng)傳送距離在5m以下時，發(fā)送和接收端連接負(fù)載電阻。若發(fā)送側(cè)為集電極開路驅(qū)動，則接收側(cè)的集成電路用施密特型電路，抗干擾能力更強(qiáng)。 當(dāng)用雙絞線作遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù)時，或有較大噪聲干擾時，可使用平衡輸出的驅(qū)動器和平衡輸入的接收器。發(fā)送和接收信號端都要接匹配電阻，如圖7-17(b)、（c）所示。 用雙絞線傳輸與光電耦合器聯(lián)合使用時，可按圖7-18