开关量输入输出通道中抗干扰措施的分析与可实现方案设计

课程设计报告(2023--2023年度第2名称：计算机把握系统A题目：名称：计算机把握系统A题目：开关量I/O通道中抗干扰措的分析与可实现方案设计院系：班级：学号：设计周数：成绩：日期：2023 年 月 日《A》课程设计任务书一、目的与要求通过本课程设计教学环节，使学生加深对所学课程内容的理解和把握；结合工程问题，培育提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的力气；培育熬炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的力气；要求学生能够运用所学课程的根本理论和设计方法，依据工程问题和实际应用方案的要求，进展方案的总体设计和分析评估；报告原则上要求依据相应工程技术标准进展设计、制图、分析和撰写等。二、主要内容1、数字把握算法分析设计；2、现代把握理论算法分析设计3、模糊把握理论算法分析设计4、过程数字把握系统方案分析设计；5、微机硬件应用接口电路设计；6、微机应用装置硬件电路、软件方案设计；7、数字把握系统I/O通道方案设计与实现；8、PLC9、数据通信接口电路硬软件方案设计与性能分析；10、现场总线把握技术应用方案设计；11、数控系统中模拟量过程参数的检测与数字处理方法；12、基于嵌入式处理器技术的应用方案设计13、计算机把握系统抗干扰技术与安全牢靠性措施分析设计14、计算机把握系统过失把握技术分析设计15、计算机把握系统容错技术分析设计16、工程过程建模方法分析三、进度打算序号设计内容完成时间备注1选择课程设计题目，查阅相关文献资料2文献资料的学习依据所选题目进展方案设计3与指导教师争论设计内容修改设计方案4撰写课程设计报告5课程设计辩论四、设计成果要求针对所选题目的国内外应用进展概述；课程设计正文内容，包括设计方案、硬件电路和软件流程，以及综述、分析等；课程设计总结或结论以及参考文献；要求设计报告标准完整。五、考核方式《计算机把握系统》课程设计成绩评定依据如下：1．撰写的课程设计报告；独立工作力气及设计过程的表现；辩论时答复以下问题状况。成绩以五级分制综合评定分为优、良、中、及格、不及格五个等级。指导教师：学生姓名：一、目的与要求通过本课程设计教学环节，使学生加深对所学课程内容的理解和把握；结合工程问题，培育提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的力气；培育熬炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的力气；要求学生能够运用所学课程的根本理论和设计方法，依据工程问题和实际应用方案的要求，进展方案的总体设计和分析评估；报告原则上要求依据相应工程技术标准进展设计、制图、分析和撰写等。二、设计正文干扰源的分析关的电磁辐射、传输电缆的共模干扰等。内部干扰主要有：系统的软件不稳定、分布电容入的，所以很有必要在设计过程通道时就考虑抗干扰和系统牢靠性问题。MCS-51系列及其它高挡单片芯的I/O口线都具有确定的驱动力气,一些开关量把握信号可以直接跨接到计算机芯片引脚或总线上(如键盘开关、限位开关或转速脉冲信号等),作为条件和状态检测环节，典型接法如图1所示，K键闭合、U1高电平表示检测信号有效。路，主要缘由如下：电源系统的干扰引起计算机检测失误。信号传输线过长任何电源及信号源电路都存在电阻和分布电容，是产生采样信号干扰噪声的主要因素，传输线越长，噪声越大；系统主振频率越高，传输噪声也越大。依据阅历公式计算，计算机1MHz0.5m4MHz0.3m理。把握电路中存在继电器元件一是脉冲为一串振幅不等的序列脉冲，二是脉冲序列宽度有限〔一般小于10m。假设在U1端脉冲耦合电压超过1V，就会作为错误的检测信号输入给计算机。如印染厂中平网印花机的印花单元就是一种以开关量作为状态输入信号备的启动使用，也会产生类似的干扰现象。干扰传播的途径静电耦合导线之间的静电耦合静电耦合是电场通过电容耦合途径窜入其它线路的导线之间静电耦合的示意电路，Cl2C1g、C2g电容，R21U122UnUnU1Cl2、C2g的大小有关。磁场耦合空间的磁场耦合是通过导体间的互感耦合进来的引起干扰，还有一般的两根导线平行架设时，也会产生磁场干扰，如以以下图所示。假设导线110kVA、220V2110两线之间的互感MUn2电偶的信号线，那么这几十毫伏的干扰噪声足以漂移热电偶传感器的有用信号。导线之间的磁场耦合公共阻抗耦合公共阻抗耦合发生在两个电路的电流流经一个公共阻抗时意图。公共电源线的阻抗耦合A1和A2电源回流线的等效电阻R1、R2i1变化时，在R1和R2上产生的电压降变化就会影响到另一个回路电流i2。反之，也如此。抗干扰的措施和方案干扰沿I/O通道进入计算机系统的主要缘由是过程通道与主机之间存在公共地线首当其冲的是A/DI/O要设法减弱和斩断来自公共地线的干扰，同时要保证信号回路畅通。I/O高电平线和低电平线不要走同一电缆，也不要走同一插件，不得已时可以将高电平线和低电平线分立两边，中间留出备用线或地线。模拟信号与数字信号最好不要走同一根电缆。信号线与电源线要分开，并尽量避开平行敷设。有条件的地方应尽量使两者正交。这种正交的接线可使线路间的杂散电容降至0，也可将电场耦合及磁场耦合形成的干扰电压降至最小。承受双绞线〔或带屏蔽的双线〕或同轴电缆，可以大大减小电磁干扰。尤其是长距离信号传输时，必需选用屏蔽线或屏蔽电缆，其屏蔽层都要接地，以抑制静电感应干扰件的话，还可以承受不受电磁干扰的光导纤维。不同类型的导线应分别装入不同的电缆管或电缆槽里，并尽量使其有最大可能的空间；信号线应尽量靠近地线或者用地线包围它。承受信号隔离措施，如用光电耦合装置或变压器耦合装置进展隔离。光电耦合装置用带宽、体积小、耐冲击、绝缘电压高、抗干扰力气强等优点，可有效地切断计算机与信号通道的电气联系，从而切断干扰引入传输线的通道。变压器耦合装置又称隔离放大器，通常由滤波、放大、增益调整、调制、隔离变压器、解调、输出级等局部组成，具有精度高、输入失调电压漂移低、宽频带、功耗低、隔离电源输出，增益范围可调等优点〔留意：在使用光电隔离技术时，应特别留意各隔离局部要独立供电，既要有独立的地线和电源线，否则起不到隔离作用〕变压器隔离断开，以使共模干扰电压不成回路，从而抑制了共模干扰。原理图如下：光电隔离的器件及电路不同，通过光电耦合器可以实现模拟信号的隔离，也可以实现数字量的隔离。边的干扰很难通过光耦合器馈送到另一边去。原理图如下：电路来保证信号的线性传送。现已有特地用于传递模拟信号的线性光电耦合器，例如B-B公司的ISO100。由于光电耦合器具有牢靠的开关特性，所以用它来实现数字信号的隔离是V/F变换器将其变成不同频率的数字信号，然后由光电耦合器传送。承受输入滤波器，可以消退大局部干扰。假设干扰频率比有用频率高，则承受低通滤近，则承受带通滤波器较为适宜。一般状况下，干扰信号频率均比被测信号频率高，故承受容低通滤波网络作为A/D当干扰主要来自电磁感应时，应对被测信号尽可能早地进展前置放大，从而到达提高回路信噪比的目的。能早地完成A/D转换，例如将A/D转换放在智能变送器上完成，变送器与计算机剑客承受数字通信，以利用数字信号抗干扰性能强的特点。浮地屏蔽承受浮地输入双层屏蔽放大器来抑制共模干扰，如以以下图所示。所谓浮地，就是利用屏蔽方法使信号的“模拟地”浮空，从而到达抑制共模干扰的目的。I/O开关量(数字量)输入抗干扰措施对于开关量的输入，为了确保信息准确无误，在软件上可实行屡次读取的方法(至少读两次)，认为无误后再行输入，如以以下图所示。开关量(数字量)输出抗干扰措施或者开启闸门。这样，就可以较好地消退由于扰动而引起的误动作(开或关)。三、课程设计总结通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的力气。在整个设计过程中，我这上面的时间用