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贡献者：sdjntl 浏览：939次 创建时间：2009-12-04
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电子称仪表
[编辑本段]电子称仪表的抗干扰性
作为工业自动化核心部件的称重仪表，不同于商用衡器，往往面临更复杂的工况。对于拌和站电磁环境比较恶劣的情况下，一些大规模集成电路常常会受到干扰，导致不能正常工作或在错误状态下运行，造成的后果往往是很严重的。因此对抗干扰性能的了解是称量仪表选型的关键。
仪表电磁兼容性(EMC)是一项重要指标，它包含系统的发射和敏感度两方面的问题。如果一个单片机系统符条件合下面三个条件，则该系统是电磁兼容的：
1． 对其他系统不产生干扰； 2． 对其他系统的发射不敏感； 3． 对系统本身不产生干扰；
假若干扰不能完全消除，但也要使干扰减少到最小。干扰的产生不是直接的（通过导体、公共阻抗耦合等），就是间接的（通过串扰或辐射耦合）。电磁干扰的产生是通过导体和通过辐射，很多磁电发射源、如光照、继电器、DC电机和日光灯都可以引起干扰；AC电源线、互连电缆、金属电缆和子系统的内部电路也都可能产生辐射或接收到不希望的信号。在高速单片机系统中，时钟电路通常是宽带噪声的最大产生源，这些电路可产生高达300MHz的谐波失真，在系统中应该把他们去掉。另外，在单片机系统中最容易受影响的是复位线，中断线和控制线。 1． 干扰的耦合方式 （1） 传导性EMI 一种最明显而往往被忽略的能引起电路中噪声的路径是经过导体。一条穿过噪声环境的导线可检拾噪声并把噪声送到其他电路引起干扰。设计人员必须避免导线检拾噪声和在噪声引起干扰前用去耦办法去除噪声。最普通的例子是噪声通过电源进入电路。若电源本身或连接到电源的其他电路是干扰源，则在电源线进入电路之前必须对其去耦。 （2） 公共阻抗耦合 当来自两个不同电路的电流流经一个公共阻抗时就会产生共阻抗耦合。阻抗上的压降由两个电路决定，来自两个电路的地电流流过共地阻抗。电路a的地电位被电流b调制，噪声信号或DC补偿经共地阻抗从电路b耦合到电路a。 （3）辐射耦合 经辐射的耦合通称串扰。串扰发生在电流流经导体时产生电磁场，而电磁场在邻近的导体中感应瞬态电流。 （4） 辐射发射 辐射发射有两种基本类型；差分模式(DM)和共模(CM)。共模辐射或单极天线辐射是由无意的压降引起的，它使电路中所有地连接抬高到系统电地位之上。就电场大小而言，CM辐射是比DM辐射更为严重的问题。为使CM辐射最小，必须用切合实际的设计使共模电流降到零。 2． 影响EMC的因数 （1）电压。电源电压越高，意味着电压振幅越大，发射就更多，而低电源电压影响敏感度。 （2）频率。高频产生更多的发射，周期性信号产生更多的发射。在高频单片机系统中，当器件开关时产生电流尖峰信号；在模拟系统中，当负载电流变化时产生电流尖峰信号。 （3）接地。在所有EMC问题中，主要问题是不适当的接地引起的。有三种信号接地方法：单点、多点和混合。在频率低于1MHz时，可采用单点接地方法，但不适宜高频；在高频应用中，最好采用多点接地。混合接地是低频用单点接地，而高频用多点接地的方法。地线布局是关键，高频数字电路和低电平模拟电路的接地电路绝不能混合。 （4）PCB设计。适当的印刷电路板（PCB）布线对防止EMI是至关重要的。 （5）电源去耦。 当器件开关时，在电源线上会产生瞬态电流，必须衰减和滤掉这些瞬态电流。来自高di/dt源的瞬态电流导致地和线迹“发射”电压，高di/dt产生大范围的高频电流，激励部件和线缆辐射。流经导线的电流变化和电感会导致压降，减小电感或电流随时间的变化可使该压降最小。
[编辑本段]对干扰措施的软件处理方法
电磁干扰源所产生的干扰信号在一些特定的情况下（比如在一些电磁环境比较恶劣的情况下）是无法完全消除的，最终将会进入CPU处理的的核心单元，这样在一些大规模集成电路常常会受到干扰，导致不能正常工作或在错误状态下工作。特别是像RAM这种利用双稳态进行存储的器件，往往会在强干扰下发生翻转，使原来存储的“0”变为“1”，或者“1”变为“0”；一些串行传输的时序及数据会因干扰而发生改变；更严重的会破坏一些重要的数据参数等；造成的后果往往是很严重的。在这种情况下软件设计的好坏直接影响到整个系统的抗干扰能力的高低。 ⑴ 程序会因为电磁干扰大致会一下几种情况： ①程序跑飞。 这种情况是最常见的干扰结果，一般来说有一个好的复位系统或软件帧测系统即可，对整个运行系统的不会产生太大的影响。 ②死循环或不正常程序代码运行。 当然这种死循环和不正常程序代码并非设计人员有意写入的，我们知道程序的指令是由字节组成的，有的是单字节指令而有的是多字节指令，当干扰产生后使得PC指针发生变化，从而使原来的程序代码发生了重组产生了不可预测的可执行的程序代码，那么，这种错误是致命的，它会有可能会去修改重要的数据参数，有可能产生不可预测的控制输出等一系列错误状态。 ⑵ 对重要参数储存的措施 一般情况下，我们可以采用错误检测与纠正来有效地减少或避免这种情况的出现。根据检错、纠错的原理，主要思想是在数据写入时，根据写入的数据生成一定位数的校验码，与相应的数据一起保存起来；当读出时，同时也将校验码读出，进行判决。如果出现一位错误则自动纠正，将正确的数据送出，并同时将改正以后的数据回写覆盖原来错误的数据；如果出现两位错误则产生中断报告，通知CPU进行异常处理。所有这一切动作都是靠软件设计自动完成的，具有实时性和自动完成的特点。通过这样的设计，能大大提高系统的抗干扰能力，从而提高系统的可靠性。 检错与纠错原理： 首先来看看检错和纠错的基本原理。进行差错控制的基本思想是在信息码组中以一定规则加入不同方式的冗余码，以便在信息读出的时候依靠多余的监督码或校码码来发现或自动纠正错误。 针对误码发生的特点，即错误发生的随机性和小概率性，它几乎总是随机地影响某个字节中的某一位（bit），因此，如果能够设计自动纠正一位错误，而检查两位错误的编码方式。就可以大大提高系统的可靠性。 （3） 对RAM和FLASH(ROM)的检测 在编制程序时我们最好是写入一些检测程序来测试RAM和FLASH(ROM)的数据代码，看有无发生错误，一旦发生要立即纠正，纠正不了的要及时给出错误指示，以便用户去处理。 另外，在编制程序时加入程序冗余是不可缺少的。在一定的地方加入三条或三条以上NOP指令对程序的重组有着很有效防止作用。同时，在程序的运行状态中要引入标志数据和检测状态，从而及时发现和纠正错误产生。
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