現(xiàn)代信息社會與現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，安防監(jiān)控系統(tǒng)往往都工作在較惡劣的環(huán)境中。如何合理地設(shè)計(jì)安防監(jiān)控系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)工作的可靠性，是微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分。本文按干擾源的分類，介紹可能進(jìn)入微機(jī)控制系統(tǒng)中的各種干擾的來源，以及應(yīng)相應(yīng)采取的硬件與軟件的抗干擾措施。

現(xiàn)代信息社會與現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，由于對電子設(shè)備的電磁兼容性注意得不夠，使得電磁輻射到處彌漫，因此安防監(jiān)控系統(tǒng)往往都工作在較惡劣的環(huán)境中。如何合理地設(shè)計(jì)安防監(jiān)控系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)工作的可靠性，是微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分。所以，一個完善的微機(jī)控制系統(tǒng)不僅要求要實(shí)時準(zhǔn)確，而且要可靠穩(wěn)定，否則只能停留于實(shí)驗(yàn)室階段，無法應(yīng)用到現(xiàn)場，而失去實(shí)用價值。

由此，在設(shè)計(jì)安防監(jiān)控系統(tǒng)考慮微機(jī)控制系統(tǒng)中抗干擾的各種方案時，首先是要抓住主要的干擾源，以盡量削減其能量和峰值，然后阻止其剩余部分進(jìn)入系統(tǒng)。下面按干擾源的分類，介紹可能進(jìn)入微機(jī)控制系統(tǒng)中的各種干擾的來源，以及應(yīng)相應(yīng)采取的硬件與軟件的抗干擾措施。

微機(jī)控制系統(tǒng)中干擾的來源及硬件的抗干擾措施

空間輻射干擾

這種干擾主要來自大功率發(fā)射機(jī)（如電臺）、雷達(dá)、大功率電器等。它們通過空間電磁波在引線、電源線中感應(yīng)干擾信號。我們常見的示波器、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等也會產(chǎn)生此種干擾信號。對付此種干擾的辦法是屏蔽。屏蔽的種類和作用如下：

1、靜電屏蔽（法拉第屏蔽）：即接地屏蔽，用來防止高頻電磁場的影響；

2、電磁屏蔽：用來防止電磁場影響；

3、磁屏蔽：主要用于防低頻電磁場的影響，采用高導(dǎo)磁系數(shù)可以防止磁感應(yīng)。

屏蔽的接地有兩種：

4、與信號地浮懸而接大地。它主要用于弱信號的處理（比如數(shù)據(jù)采集）；

5、與信號地連接。主要用于一般系統(tǒng)。

電源電壓的脈沖干擾

一般，電源電壓的緩慢變化和不穩(wěn)定性，可以通過交流穩(wěn)壓器和直流穩(wěn)壓器加以抑制，但它們對電源的脈動變化是無能為力的。這種脈動變化一般來源于大功率負(fù)載的啟停、雷擊等。

通常，抑制這種電源干擾的手段有：

1、采用交流穩(wěn)壓器或UPS不間斷電源供電；

2、選用高導(dǎo)磁材料做磁芯組成C型變壓器，線組采用對稱線包結(jié)構(gòu)，初次級間加屏蔽；

3、變壓器初級加壓阻電阻和噪聲濾波器；

4、分散獨(dú)立供電，以減少公共電源的相互影響；

5、采用不同相序供電，以減少相互的影響；

6、采用開關(guān)電源和無感電源；

7、采用隔離變壓器等。

I/O口線的干擾

通常，由于I/O口線直接與檢測信號、受控設(shè)備等外設(shè)相連，因此它也是干擾的主要渠道之一。

對付這種干擾的主要辦法有：

1、使用光電隔離（對數(shù)字信號）和隔離放大器（對模擬量）對系統(tǒng)各部分進(jìn)行隔離；

2、布線時高頻信號盡可能遠(yuǎn)離信號線，中間加地線屏蔽；

3、電源線和信號線分開；

4、任何I/O線及電源線要盡量短，并且遠(yuǎn)離線圈和變壓器；

5、不同的地要采取隔離措施；

6、對輸入信號采用RC濾波器，使干擾信號有很大的衰減（尤其對高頻干擾的抑制）。

I/O信號傳輸線路的干擾

當(dāng)I/O信號必須采用長線傳輸時，長線上就有共模干擾或感應(yīng)噪聲電壓。對付這種干擾的辦法有：

1、提高信號電平值或改變信號傳送方式。一般，電流傳送優(yōu)于電壓傳送，數(shù)字信號傳輸優(yōu)于模擬信號傳輸；

2、選擇合理的傳輸線和負(fù)載，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)電纜和雙絞線傳輸。因?yàn)樗鼈冇锌垢蓴_作用，并且還要注意，在傳輸線路加入阻抗匹配和濾波電路；

3、設(shè)計(jì)合理的接口電路，最好采用隔離傳輸?shù)霓k法；

4、選擇合理的波形進(jìn)行傳輸；

5、信號線不與動力線平行敷設(shè)，使信號線免受強(qiáng)磁場的干擾；

6、輸入與輸出線均采用穿管敷設(shè)的方式；

7、線路在敷設(shè)過程中盡量避開上、下水及通風(fēng)等金屬管道；

8、由于電話線在接地和防雷等措施上較為成熟，因而可利用電話線傳輸。

地線干擾

由于存在地電流，則在各接地間會產(chǎn)生電位差，從而影響輸入電平的變化。這可根據(jù)需要，進(jìn)行單點(diǎn)和多點(diǎn)接地，也可進(jìn)行地線隔離。

接地方式一般有混合接地系統(tǒng)、交直流分開接地系統(tǒng)、一點(diǎn)接地系統(tǒng)及懸浮接地系統(tǒng)等。此外，在三相四線制的配電網(wǎng)絡(luò)中，是中性點(diǎn)直接接地，按規(guī)程往往還要進(jìn)行重復(fù)接地，這樣能大大地消除由于各相間不平衡負(fù)載引起的中性線上的電流和漏電流，以及由這種電流所引起的中性點(diǎn)電位的漂移。顯然，可設(shè)專用接地極，并在電源的饋線上增加一條中性線。對這種接地方式，只要選好專用接地極電阻（不得大于4Ω）就可以達(dá)到一定的效果。

微機(jī)控制系統(tǒng)中軟件的抗干擾措施

在抗干擾中，要發(fā)揮微機(jī)軟件的作用。要在應(yīng)用軟件中采取修正、補(bǔ)償和濾波，要和硬件方面的抗干擾措施相互補(bǔ)充、結(jié)合、形成強(qiáng)有力的雙重抗干擾措施。軟件方面的措施有時非常有效，而且往往簡單、并修改容易和經(jīng)濟(jì)。因?yàn)檐浖垢蓴_不需增加設(shè)備，只需在程序上作相應(yīng)的處理即可。

電視監(jiān)視的控制系統(tǒng)與微機(jī)系統(tǒng)軟件的一個重要差別，就是其軟件的抗干擾設(shè)計(jì)。它設(shè)計(jì)的具體方法有：

程序?qū)τ布O(shè)備的檢查

程序?qū)τ布O(shè)備的檢查方法類似微機(jī)中的上電自檢，它用以確保以后程序運(yùn)行的環(huán)境正確。一般，自檢出錯時要報(bào)警，以便操作人員及時了解情況和處理故障。

軟件的冗余抗干擾

軟件的冗余抗干擾方法有兩層意思：對單個設(shè)備來說，主要是利用CPU的高可靠性來存貯整個設(shè)備I/O口的信息，并定時用此信息刷新I/O口，從而確保I/O口在受干擾后，能及時恢復(fù)正常；對整個系統(tǒng)來說，可利用主控制器等工作條件較好的設(shè)備的高可靠性，存貯整個系統(tǒng)設(shè)備的工作情況，并定時通過通信線刷新系統(tǒng)設(shè)備，從而確保這些設(shè)備在受干擾后，能保證恢復(fù)正常的工作狀態(tài)。采用此方法時，如能與下面的自動復(fù)位措施相配合，效果會更加顯著。

自動復(fù)位措施

程序的執(zhí)行本身是封閉的，但是因CPU總線、程序存貯器受到干擾后，會影響程序的正常執(zhí)行。為了保證程序在受到干擾后，能恢復(fù)到正常的工作狀態(tài)，通常采用下面兩種手段進(jìn)行保證。

1、合理分配程序空間

合理分配程序空間是，在未利用的地方加上跳轉(zhuǎn)指令，保證程序可以跳回到正常的程序。但此方法的前提是，CPU要處于正常的工作狀態(tài)才行，但有些時候干擾會損壞CPU工作條件，而使CPU不能進(jìn)行工作，因而產(chǎn)生了下面的一種自動復(fù)位手段。

2、自動復(fù)位

自動復(fù)位方法的原理是，在程序循環(huán)體中安排一監(jiān)視程序，也就是在程序正常執(zhí)行時，在某一口線上產(chǎn)生一定周期和脈寬的信號，將此脈沖送給復(fù)位檢測電路。一旦CPU工作異常，此時檢測電路就向CPU發(fā)出復(fù)位信號，以重新啟動設(shè)備工作。檢測電路一般有兩種工作方式：

a、恒定電平檢測法：它利用可再觸發(fā)式單穩(wěn)電路進(jìn)行，利用上述信號不斷觸發(fā)單穩(wěn)電路，以保證正常的輸出，而一旦此觸發(fā)電路失去，單穩(wěn)電路便會給出復(fù)位信號。

b、定時器檢測法：它利用一振蕩器脈沖計(jì)數(shù)，CPU給出的周期信號用來復(fù)位計(jì)數(shù)器，而一旦此復(fù)位信號消失，則計(jì)數(shù)器便溢出產(chǎn)生一信號復(fù)位CPU。

在大部分的設(shè)備中，復(fù)位監(jiān)視程序僅提供一個周期信號是不夠的，因?yàn)镃PU一旦復(fù)位，將破壞所有狀態(tài)，這樣的設(shè)備對用戶來說就不可靠了。為了保證上述過程對用戶透明，一般采用下述方法進(jìn)行：即CPU在復(fù)位時，不影響其內(nèi)部RAM的內(nèi)容。因此，利用內(nèi)部RAM的這個特點(diǎn)，可在上電復(fù)位后，在RAM中設(shè)一上電后的標(biāo)志。根據(jù)此標(biāo)志，CPU便可判定是上電復(fù)位，還是受干擾后自動復(fù)位了。并且，將程序分段執(zhí)行，進(jìn)入一個段便在RAM中作一標(biāo)記，設(shè)備各I/O口的狀態(tài)也存在RAM中，這樣一旦自動復(fù)位后，便可將上述信息寫到I/O口，以保證設(shè)備狀態(tài)的連續(xù)，同時進(jìn)行原程序段執(zhí)行，從而保證了程序運(yùn)行的連續(xù)性。采用此方法后，保證了自動復(fù)位過程對用戶的透明，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。
來源：投影時代?