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)計安防監(jiān)控系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)工作的可靠性，是微機控制系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分。本文按干擾源的分類，介紹可能進入微機控制系統(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)計安防監(jiān)控系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)工作的可靠性，是微機控制系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分。所以，一個完善的微機控制系統(tǒng)不僅要求要實時準確，而且要可靠穩(wěn)定，否則只能停留于實驗室階段，無法應(yīng)用到現(xiàn)場，而失去實用價值。

由此，在設(shè)計安防監(jiān)控系統(tǒng)考慮微機控制系統(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入系統(tǒng)。下面按干擾源的分類，介紹可能進入微機控制系統(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（如電臺）、雷達、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、計算機等也會產(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)各部分進行隔離；

2、布線時高頻信號盡可能遠離信號線，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載，盡量采用標(biāo)準電纜和雙絞線傳輸。因為它們有抗干擾作用，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、選擇合理的波形進行傳輸；

5、信號線不與動力線平行敷設(shè)，使信號線免受強磁場的干擾；

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，進行單點和多點接地，也可進行地線隔離。

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，是中性點直接接地，按規(guī)程往往還要進行重復(fù)接地，這樣能大大地消除由于各相間不平衡負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）就可以達到一定的效果。

微機控制系統(tǒng)中軟件的抗干擾措施

在抗干擾中，要發(fā)揮微機軟件的作用。要在應(yīng)用軟件中采取修正、補償和濾波，要和硬件方面的抗干擾措施相互補充、結(jié)合、形成強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。因為軟件抗干擾不需增加設(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)與微機系統(tǒng)軟件的一個重要差別，就是其軟件的抗干擾設(shè)計。它設(shè)計的具體方法有：

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中的上電自檢，它用以確保以后程序運行的環(huán)境正確。一般，自檢出錯時要報警，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數(shù)，CPU給出的周期信號用來復(fù)位計數(shù)器，而一旦此復(fù)位信號消失，則計數(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，因為CPU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，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)，同時進行原程序段執(zhí)行，從而保證了程序運行的連續(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?