<ul id="g6g2o"></ul> 基于多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的水廠自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)Design of MPI Based Automatic Monitoring and Control System in Water Works劉 美 俊(湖南工程學(xué)院，湘潭411101)摘要針對水廠工作水泵多、現(xiàn)場離控制站距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，提出了一種基于MPI多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，分析了系統(tǒng)的工作原理，介紹了系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的采集與處理、主站與從站的通信原理以及系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。由于這種系統(tǒng)的主、從站PLC之間采用MPI網(wǎng)絡(luò)通信，具有運(yùn)行可靠、性能價(jià)格比高的特點(diǎn)，所以適用于中小規(guī)模水廠的分布式監(jiān)控場合。關(guān)鍵詞多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)主站從站監(jiān)控系統(tǒng)Abstract Ina ccordancew ithth efe atuersof w aterw orks,i. e. ，manyp umpsin o perationa ndth ep umps， farfor mt hec ontrolst ation,th em ethodo fdesigninga na utomati(〕monitoringa ndc ontorlsy stemb asedo nM PIis p resented.Th eo perationalpr incipleo fth esy stemi san alyzed,th ed atac olection,data processing; communication between master station and slave station as wel as design and system software are discussed. Because MPI network communicationis used among master station, slave stations and PLC, the system is reliable and high cost-efective. It is， suitable for smal and mediumsized water works for distrbuted monitoring and control.Keywords MPI Masterst ation Slaves tation Monitoringa ndc ontorlsy stem 自來 水 廠 的自動(dòng)控制系統(tǒng)一般分為兩大部分，一對組態(tài)硬件要求較高，投資較大。相對而言，MPI網(wǎng)是水源地深水泵的工作控制，一是水廠區(qū)變頻恒壓供絡(luò)速度可達(dá)187.5 M bps，通過一級中繼器傳輸距離可水控制，兩部分的實(shí)際距離通常都比較遠(yuǎn)。某廠水源達(dá)Ikm 。根據(jù)水廠的具體情況，確定以MPI方式組地有3臺深井泵給水廠區(qū)的蓄水池供水。水廠區(qū)的成網(wǎng)絡(luò)，主站PLC為S7-300系列的CPU3121FM，從任務(wù)是對水池的水進(jìn)行消毒處理后，通過加壓泵向管站為S7-200系列的CPU222。這樣既滿足了系統(tǒng)要路恒壓供水。選用Siemens公司的S7系列可編程控求，又相對于Profibus網(wǎng)絡(luò)節(jié)省了三分之一的成本，制器(PLC)和上位機(jī)組成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)， 這種分布式監(jiān)控系統(tǒng)具有較高的性能價(jià)格比。系統(tǒng)對深水泵進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，對供水泵采用變頻器進(jìn)行恒中PLC的物理層采用RS - 485接口，網(wǎng)絡(luò)延伸選用壓控制以保證整個(gè)水廠的電機(jī)設(shè)備安全、可靠地運(yùn)帶防雷保護(hù)的中繼器，使系統(tǒng)的安全運(yùn)行得到了保行。證。MPI網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。1 多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(NWI)監(jiān)控系統(tǒng)的組成Sie me ns 公司S7系列PLC通常有MP」多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)與Profibus現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)兩種組網(wǎng)方式。Profibus現(xiàn)場總線的應(yīng)用目前較為普遍，通用性較好，它由Profibus一DP, Profibus一FMS, Profibus一PA組成。Profibus - DP型用于分散外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率為9.6kbps一12Mbps，主要用于現(xiàn)場控制器與分散1/0之間的通信，可滿足交直流調(diào)速系統(tǒng)快速響應(yīng)的時(shí)間要求，特別適合于加工自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用;Profibus - FMS主要解決車間級通信問題，完成中等傳輸速度的循環(huán)或非循環(huán)數(shù)據(jù)交換任務(wù)，適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開關(guān)等;Profibus - PA型采用了OSI模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，適用于過程自動(dòng)化的總線類型。
標(biāo)簽： 多點(diǎn) 網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 自動(dòng)監(jiān)控
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基于半導(dǎo)體集成技術(shù)的突飛猛進(jìn)的發(fā)展各種類型的單片機(jī)正日新月異的涌向市場為單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用人員提供了極大的方便INTEL公司在MCS48系列的基礎(chǔ)上推出高性能的MCS51系列八位單片機(jī)而今三十二位單片機(jī)又以其強(qiáng)大的片內(nèi)功能提供給應(yīng)用者無論是那一種位數(shù)的單片機(jī)也無論是那一種系列的單片機(jī)都為新產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的研制智能控制器的研究高新技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造了極其有力的硬件環(huán)境當(dāng)前可以說由于世界各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)通用型以及衍生出的五花八門的系列及型號的單片機(jī)使其單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已達(dá)到了無孔不入的地步當(dāng)初面向工業(yè)控制功能的單片機(jī)現(xiàn)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了原設(shè)計(jì)者的想像然而占全球單片機(jī)銷量60%65%左右的八位單片機(jī)仍是當(dāng)前應(yīng)用的主流就國內(nèi)應(yīng)用實(shí)踐而言使用單片機(jī)數(shù)量最大的是八位單片機(jī)應(yīng)用范圍最廣的是八位單片機(jī)八位單片機(jī)仍具有時(shí)代的魅力INTEL公司推出的高性能MCS51系列八位單片機(jī)一投入市場里很快被使用者所歡迎隨著時(shí)間的推移世界各生產(chǎn)單片機(jī)的公司看好MCS51系列八位單片機(jī)的強(qiáng)勁趨勢在八位單片機(jī)的設(shè)計(jì)上紛紛向51系列八位單片機(jī)內(nèi)核靠攏PHILIPS公司首先購買了8051內(nèi)核的使用權(quán)并在此基礎(chǔ)上增加具有自身特點(diǎn)的I2C總線PHILIPS公司并推出一系列高性能具有快閃存儲器的標(biāo)準(zhǔn)的80C51派生型八位機(jī)單片機(jī)很方便的多次在線編程為用戶帶來極大方便ATMEL公司通過技術(shù)交換取得了80C31內(nèi)核的使用權(quán)生產(chǎn)出AT89C系列單片機(jī)SIEMENS公司SABC5系列八位單片機(jī)C500CPU與80C51完全兼容臺灣WINBOND公司生產(chǎn)的W78系列八位單片機(jī)南韓LG半導(dǎo)體公司生產(chǎn)GMS90/97系列八位單片機(jī)也都與標(biāo)準(zhǔn)的8051兼容由北京集成電路設(shè)計(jì)中心設(shè)計(jì)的BT/AT89C51也與MCS51系列八位單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容總部位于美國德克薩斯州的美國Cygnal公司是1999年3月成立的一家新興的半導(dǎo)體公司公司專業(yè)從事混合信號片上系統(tǒng)單片機(jī)的設(shè)計(jì)與制造公司看好了八位單片機(jī)的市場前景至目前更新了原51單片機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了具有自主產(chǎn)權(quán)的CIP-51內(nèi)核使得51單片機(jī)煥發(fā)了新的生命力其運(yùn)行速度高達(dá)每秒25MIPS現(xiàn)已設(shè)計(jì)并為市場提供了29個(gè)品種的C8051F系列片上系統(tǒng)單片機(jī)預(yù)計(jì)今年年內(nèi)還將完成20多個(gè)新的片上系統(tǒng)單片機(jī)的設(shè)計(jì)經(jīng)過3年的穩(wěn)步發(fā)展已成長為半導(dǎo)體業(yè)界一顆耀眼的新星Cygnal C8051F系列單片機(jī)由沈陽新華龍電子有限公司于2001年引進(jìn)中國大陸并于11月2001嵌入式系統(tǒng)及單片機(jī)國際學(xué)術(shù)交流會暨產(chǎn)品展示會上首次亮相受到與會者的極大關(guān)注
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單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù):第1章 電磁干擾控制基礎(chǔ). 1.1 電磁干擾的基本概念1 1.1.1 噪聲與干擾1 1.1.2 電磁干擾的形成因素2 1.1.3 干擾的分類2 1.2 電磁兼容性3 1.2.1 電磁兼容性定義3 1.2.2 電磁兼容性設(shè)計(jì)3 1.2.3 電磁兼容性常用術(shù)語4 1.2.4 電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)6 1.3 差模干擾和共模干擾8 1.3.1 差模干擾8 1.3.2 共模干擾9 1.4 電磁耦合的等效模型9 1.4.1 集中參數(shù)模型9 1.4.2 分布參數(shù)模型10 1.4.3 電磁波輻射模型11 1.5 電磁干擾的耦合途徑14 1.5.1 傳導(dǎo)耦合14 1.5.2 感應(yīng)耦合（近場耦合）15 .1.5.3 電磁輻射耦合（遠(yuǎn)場耦合）15 1.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電磁干擾控制的一般方法16 第2章 數(shù)字信號耦合與傳輸機(jī)理 2.1 數(shù)字信號與電磁干擾18 2.1.1 數(shù)字信號的開關(guān)速度與頻譜18 2.1.2 開關(guān)暫態(tài)電源尖峰電流噪聲22 2.1.3 開關(guān)暫態(tài)接地反沖噪聲24 2.1.4 高速數(shù)字電路的EMI特點(diǎn)25 2.2 導(dǎo)線阻抗與線間耦合27 2.2.1 導(dǎo)體交直流電阻的計(jì)算27 2.2.2 導(dǎo)體電感量的計(jì)算29 2.2.3 導(dǎo)體電容量的計(jì)算31 2.2.4 電感耦合分析32 2.2.5 電容耦合分析35 2.3 信號的長線傳輸36 2.3.1 長線傳輸過程的數(shù)學(xué)描述36 2.3.2 均勻傳輸線特性40 2.3.3 傳輸線特性阻抗計(jì)算42 2.3.4 傳輸線特性阻抗的重復(fù)性與阻抗匹配44 2.4 數(shù)字信號傳輸過程中的畸變45 2.4.1 信號傳輸?shù)娜肷浠?5 2.4.2 信號傳輸?shù)姆瓷浠?6 2.5 信號傳輸畸變的抑制措施49 2.5.1 最大傳輸線長度的計(jì)算49 2.5.2 端點(diǎn)的阻抗匹配50 2.6 數(shù)字信號的輻射52 2.6.1 差模輻射52 2.6.2 共模輻射55 2.6.3 差模和共模輻射比較57 第3章 常用元件的可靠性能與選擇 3.1 元件的選擇與降額設(shè)計(jì)59 3.1.1 元件的選擇準(zhǔn)則59 3.1.2 元件的降額設(shè)計(jì)59 3.2 電阻器60 3.2.1 電阻器的等效電路60 3.2.2 電阻器的內(nèi)部噪聲60 3.2.3 電阻器的溫度特性61 3.2.4 電阻器的分類與主要參數(shù)62 3.2.5 電阻器的正確選用66 3.3 電容器67 3.3.1 電容器的等效電路67 3.3.2 電容器的種類與型號68 3.3.3 電容器的標(biāo)志方法70 3.3.4 電容器引腳的電感量71 3.3.5 電容器的正確選用71 3.3.6 電容器使用注意事項(xiàng)73 3.4 電感器73 3.4.1 電感器的等效電路74 3.4.2 電感器使用的注意事項(xiàng)74 3.5 數(shù)字集成電路的抗干擾性能75 3.5.1 噪聲容限與抗干擾能力75 3.5.2 施密特集成電路的噪聲容限77 3.5.3 TTL數(shù)字集成電路的抗干擾性能78 3.5.4 CMOS數(shù)字集成電路的抗干擾性能79 3.5.5 CMOS電路使用中注意事項(xiàng)80 3.5.6 集成門電路系列型號81 3.6 高速CMOS 54/74HC系列接口設(shè)計(jì)83 3.6.1 54/74HC 系列芯片特點(diǎn)83 3.6.2 74HC與TTL接口85 3.6.3 74HC與單片機(jī)接口85 3.7 元器件的裝配工藝對可靠性的影響86 第4章 電磁干擾硬件控制技術(shù) 4.1 屏蔽技術(shù)88 4.1.1 電場屏蔽88 4.1.2 磁場屏蔽89 4.1.3 電磁場屏蔽91 4.1.4 屏蔽損耗的計(jì)算92 4.1.5 屏蔽體屏蔽效能的計(jì)算99 4.1.6 屏蔽箱的設(shè)計(jì)100 4.1.7 電磁泄漏的抑制措施102 4.1.8 電纜屏蔽層的屏蔽原理108 4.1.9 屏蔽與接地113 4.1.10 屏蔽設(shè)計(jì)要點(diǎn)113 4.2 接地技術(shù)114 4.2.1 概述114 4.2.2 安全接地115 4.2.3 工作接地117 4.2.4 接地系統(tǒng)的布局119 4.2.5 接地裝置和接地電阻120 4.2.6 地環(huán)路問題121 4.2.7 浮地方式122 4.2.8 電纜屏蔽層接地123 4.3 濾波技術(shù)126 4.3.1 濾波器概述127 4.3.2 無源濾波器130 4.3.3 有源濾波器138 4.3.4 鐵氧體抗干擾磁珠143 4.3.5 貫通濾波器146 4.3.6 電纜線濾波連接器149 4.3.7 PCB板濾波器件154 4.4 隔離技術(shù)155 4.4.1 光電隔離156 4.4.2 繼電器隔離160 4.4.3 變壓器隔離 161 4.4.4 布線隔離161 4.4.5 共模扼流圈162 4.5 電路平衡結(jié)構(gòu)164 4.5.1 雙絞線在平衡電路中的使用164 4.5.2 同軸電纜的平衡結(jié)構(gòu)165 4.5.3 差分放大器165 4.6 雙絞線的抗干擾原理及應(yīng)用166 4.6.1 雙絞線的抗干擾原理166 4.6.2 雙絞線的應(yīng)用168 4.7 信號線間的串?dāng)_及抑制169 4.7.1 線間串?dāng)_分析169 4.7.2 線間串?dāng)_的抑制173 4.8 信號線的選擇與敷設(shè)174 4.8.1 信號線型式的選擇174 4.8.2 信號線截面的選擇175 4.8.3 單股導(dǎo)線的阻抗分析175 4.8.4 信號線的敷設(shè)176 4.9 漏電干擾的防止措施177 4.10 抑制數(shù)字信號噪聲常用硬件措施177 4.10.1 數(shù)字信號負(fù)傳輸方式178 4.10.2 提高數(shù)字信號的電壓等級178 4.10.3 數(shù)字輸入信號的RC阻容濾波179 4.10.4 提高輸入端的門限電壓181 4.10.5 輸入開關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)干擾的抑制方法181 4.10.6 提高器件的驅(qū)動(dòng)能力184 4.11 靜電放電干擾及其抑制184 第5章 主機(jī)單元配置與抗干擾設(shè)計(jì) 5.1 單片機(jī)主機(jī)單元組成特點(diǎn)186 5.1.1 80C51最小應(yīng)用系統(tǒng)186 5.1.2 低功耗單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)187 5.2 總線的可靠性設(shè)計(jì)191 5.2.1 總線驅(qū)動(dòng)器191 5.2.2 總線的負(fù)載平衡192 5.2.3 總線上拉電阻的配置192 5.3 芯片配置與抗干擾193 5.3.1去耦電容配置194 5.3.2 數(shù)字輸入端的噪聲抑制194 5.3.3 數(shù)字電路不用端的處理195 5.3.4 存儲器的布線196 5.4 譯碼電路的可靠性分析197 5.4.1 過渡干擾與譯碼選通197 5.4.2 譯碼方式與抗干擾200 5.5 時(shí)鐘電路配置200 5.6 復(fù)位電路設(shè)計(jì)201 5.6.1 復(fù)位電路RC參數(shù)的選擇201 5.6.2 復(fù)位電路的可靠性與抗干擾分析202 5.6.3 I/O接口芯片的延時(shí)復(fù)位205 5.7 單片機(jī)系統(tǒng)的中斷保護(hù)問題205 5.7.1 80C51單片機(jī)的中斷機(jī)構(gòu)205 5.7.2 常用的幾種中斷保護(hù)措施205 5.8 RAM數(shù)據(jù)掉電保護(hù)207 5.8.1 片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)保護(hù)207 5.8.2 利用雙片選的外RAM數(shù)據(jù)保護(hù)207 5.8.3 利用DS1210實(shí)現(xiàn)外RAM數(shù)據(jù)保護(hù)208 5.8.4 2 KB非易失性隨機(jī)存儲器DS1220AB/AD211 5.9 看門狗技術(shù)215 5.9.1 由單穩(wěn)態(tài)電路實(shí)現(xiàn)看門狗電路216 5.9.2 利用單片機(jī)片內(nèi)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)軟件看門狗217 5.9.3 軟硬件結(jié)合的看門狗技術(shù)219 5.9.4 單片機(jī)內(nèi)配置看門狗電路221 5.10 微處理器監(jiān)控器223 5.10.1 微處理器監(jiān)控器MAX703～709/813L223 5.10.2 微處理器監(jiān)控器MAX791227 5.10.3 微處理器監(jiān)控器MAX807231 5.10.4 微處理器監(jiān)控器MAX690A/MAX692A234 5.10.5 微處理器監(jiān)控器MAX691A/MAX693A238 5.10.6 帶備份電池的微處理器監(jiān)控器MAX1691242 5.11 串行E2PROM X25045245 第6章 測量單元配置與抗干擾設(shè)計(jì) 6.1 概述255 6.2 模擬信號放大器256 6.2.1 集成運(yùn)算放大器256 6.2.2 測量放大器組成原理260 6.2.3 單片集成測量放大器AD521263 6.2.4 單片集成測量放大器AD522265 6.2.5 單片集成測量放大器AD526266 6.2.6 單片集成測量放大器AD620270 6.2.7 單片集成測量放大器AD623274 6.2.8 單片集成測量放大器AD624276 6.2.9 單片集成測量放大器AD625278 6.2.10 單片集成測量放大器AD626281 6.3 電壓/電流變換器（V/I）283 6.3.1 V/I變換電路..283 6.3.2 集成V/I變換器XTR101284 6.3.3 集成V/I變換器XTR110289 6.3.4 集成V/I變換器AD693292 6.3.5 集成V/I變換器AD694299 6.4 電流/電壓變換器（I/V）302 6.4.1 I/V變換電路302 6.4.2 RCV420型I/V變換器303 6.5 具有放大、濾波、激勵(lì)功能的模塊2B30/2B31305 6.6 模擬信號隔離放大器313 6.6.1 隔離放大器ISO100313 6.6.2 隔離放大器ISO120316 6.6.3 隔離放大器ISO122319 6.6.4 隔離放大器ISO130323 6.6.5 隔離放大器ISO212P326 6.6.6 由兩片VFC320組成的隔離放大器329 6.6.7 由兩光耦組成的實(shí)用線性隔離放大器333 6.7 數(shù)字電位器及其應(yīng)用336 6.7.1 非易失性數(shù)字電位器x9221336 6.7.2 非易失性數(shù)字電位器x9241343 6.8 傳感器供電電源的配置及抗干擾346 6.8.1 傳感器供電電源的擾動(dòng)補(bǔ)償347 6.8.2 單片集成精密電壓芯片349 6.8.3 A/D轉(zhuǎn)換器芯片提供基準(zhǔn)電壓350 6.9 測量單元噪聲抑制措施351 6.9.1 外部噪聲源的干擾及其抑制351 6.9.2 輸入信號串模干擾的抑制352 6.9.3 輸入信號共模干擾的抑制353 6.9.4 儀器儀表的接地噪聲355 第7章 D/A、A/D單元配置與抗干擾設(shè)計(jì) 7.1 D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的干擾源357 7.2 D/A轉(zhuǎn)換原理及抗干擾分析358 7.2.1 T型電阻D/A轉(zhuǎn)換器359 7.2.2 基準(zhǔn)電源精度要求361 7.2.3 D/A轉(zhuǎn)換器的尖峰干擾362 7.3 典型D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口363 7.3.1 并行12位D/A轉(zhuǎn)換器AD667363 7.3.2 串行12位D/A轉(zhuǎn)換器MAX5154370 7.4 D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的光電接口電路377 7.5 A/D轉(zhuǎn)換器原理與抗干擾性能378 7.5.1 逐次比較式ADC原理378 7.5.2 余數(shù)反饋比較式ADC原理378 7.5.3 雙積分ADC原理380 7.5.4 V/F ADC原理382 7.5.5 ∑Δ式ADC原理384 7.6 典型A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口387 7.6.18 位并行逐次比較式MAX 118387 7.6.28 通道12位A/D轉(zhuǎn)換器MAX 197394 7.6.3 雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器5G14433399 7.6.4 V/F轉(zhuǎn)換器AD 652在A/D轉(zhuǎn)換器中的應(yīng)用403 7.7 采樣保持電路與抗干擾措施408 7.8 多路模擬開關(guān)與抗干擾措施412 7.8.1 CD4051412 7.8.2 AD7501413 7.8.3 多路開關(guān)配置與抗干擾技術(shù)413 7.9 D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的電源、接地與布線416 7.10 精密基準(zhǔn)電壓電路與噪聲抑制416 7.10.1 基準(zhǔn)電壓電路原理417 7.10.2 引腳可編程精密基準(zhǔn)電壓源AD584418 7.10.3 埋入式齊納二極管基準(zhǔn)AD588420 7.10.4 低漂移電壓基準(zhǔn)MAX676/MAX677/MAX678422 7.10.5 低功率低漂移電壓基準(zhǔn)MAX873/MAX875/MAX876424 7.10.6 MC1403/MC1403A、MC1503精密電壓基準(zhǔn)電路430 第8章 功率接口與抗干擾設(shè)計(jì) 8.1 功率驅(qū)動(dòng)元件432 8.1.1 74系列功率集成電路432 8.1.2 75系列功率集成電路433 8.1.3 MOC系列光耦合過零觸發(fā)雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)器435 8.2 輸出控制功率接口電路438 8.2.1 繼電器輸出驅(qū)動(dòng)接口438 8.2.2 繼電器—接觸器輸出驅(qū)動(dòng)電路439 8.2.3 光電耦合器—晶閘管輸出驅(qū)動(dòng)電路439 8.2.4 脈沖變壓器—晶閘管輸出電路440 8.2.5 單片機(jī)與大功率單相負(fù)載的接口電路441 8.2.6 單片機(jī)與大功率三相負(fù)載間的接口電路442 8.3 感性負(fù)載電路噪聲的抑制442 8.3.1 交直流感性負(fù)載瞬變噪聲的抑制方法442 8.3.2 晶閘管過零觸發(fā)的幾種形式445 8.3.3 利用晶閘管抑制感性負(fù)載的瞬變噪聲447 8.4 晶閘管變流裝置的干擾和抑制措施448 8.4.1 晶閘管變流裝置電氣干擾分析448 8.4.2 晶閘管變流裝置的抗干擾措施449 8.5 固態(tài)繼電器451 8.5.1 固態(tài)繼電器的原理和結(jié)構(gòu)451 8.5.2 主要參數(shù)與選用452 8.5.3 交流固態(tài)繼電器的使用454 第9章 人機(jī)對話單元配置與抗干擾設(shè)計(jì) 9.1 鍵盤接口抗干擾問題456 9.2 LED顯示器的構(gòu)造與特點(diǎn)458 9.3 LED的驅(qū)動(dòng)方式459 9.3.1 采用限流電阻的驅(qū)動(dòng)方式459 9.3.2 采用LM317的驅(qū)動(dòng)方式460 9.3.3 串聯(lián)二極管壓降驅(qū)動(dòng)方式462 9.4 典型鍵盤/顯示器接口芯片與單片機(jī)接口463 9.4.1 8位LED驅(qū)動(dòng)器ICM 7218B463 9.4.2 串行LED顯示驅(qū)動(dòng)器MAX 7219468 9.4.3 并行鍵盤/顯示器專用芯片8279482 9.4.4 串行鍵盤/顯示器專用芯片HD 7279A492 9.5 LED顯示接口的抗干擾措施502 9.5.1 LED靜態(tài)顯示接口的抗干擾502 9.5.2 LED動(dòng)態(tài)顯示接口的抗干擾506 9.6 打印機(jī)接口與抗干擾技術(shù)508 9.6.1 并行打印機(jī)標(biāo)準(zhǔn)接口信號508 9.6.2 打印機(jī)與單片機(jī)接口電路509 9.6.3 打印機(jī)電磁干擾的防護(hù)設(shè)計(jì)510 9.6.4 提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性的措施512 第10章 供電電源的配置與抗干擾設(shè)計(jì) 10.1 電源干擾問題概述513 10.1.1 電源干擾的類型513 10.1.2 電源干擾的耦合途徑514 10.1.3 電源的共模和差模干擾515 10.1.4 電源抗干擾的基本方法516 10.2 EMI電源濾波器517 10.2.1 實(shí)用低通電容濾波器518 10.2.2 雙繞組扼流圈的應(yīng)用518 10.3 EMI濾波器模塊519 10.3.1 濾波器模塊基礎(chǔ)知識519 10.3.2 電源濾波器模塊521 10.3.3 防雷濾波器模塊531 10.3.4 脈沖群抑制模塊532 10.4 瞬變干擾吸收器件532 10.4.1 金屬氧化物壓敏電阻（MOV）533 10.4.2 瞬變電壓抑制器（TVS）537 10.5 電源變壓器的屏蔽與隔離552 10.6 交流電源的供電抗干擾方案553 10.6.1 交流電源配電方式553 10.6.2 交流電源抗干擾綜合方案555 10.7 供電直流側(cè)抑制干擾措施555 10.7.1 整流電路的高頻濾波555 10.7.2 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源配置與抗干擾556 10.7.3 集成穩(wěn)壓器使用中的保護(hù)557 10.8 開關(guān)電源干擾的抑制措施559 10.8.1 開關(guān)噪聲的分類559 10.8.2 開關(guān)電源噪聲的抑制措施560 10.9 微機(jī)用不間斷電源UPS561 10.10 采用晶閘管無觸點(diǎn)開關(guān)消除瞬態(tài)干擾設(shè)計(jì)方案564 第11章 印制電路板的抗干擾設(shè)計(jì) 11.1 印制電路板用覆銅板566 11.1.1 覆銅板材料566 11.1.2 覆銅板分類568 11.1.3 覆銅板的標(biāo)準(zhǔn)與電性能571 11.1.4 覆銅板的主要特點(diǎn)和應(yīng)用583 11.2 印制板布線設(shè)計(jì)基礎(chǔ)585 11.2.1 印制板導(dǎo)線的阻抗計(jì)算585 11.2.2 PCB布線結(jié)構(gòu)和特性阻抗計(jì)算587 11.2.3 信號在印制板上的傳播速度589 11.3 地線和電源線的布線設(shè)計(jì)590 11.3.1 降低接地阻抗的設(shè)計(jì)590 11.3.2 減小電源線阻抗的方法591 11.4 信號線的布線原則592 11.4.1 信號傳輸線的尺寸控制592 11.4.2 線間串?dāng)_控制592 11.4.3 輻射干擾的抑制593 11.4.4 反射干擾的抑制594 11.4.5 微機(jī)自動(dòng)布線注意問題594 11.5 配置去耦電容的方法594 11.5.1 電源去耦595 11.5.2 集成芯片去耦595 11.6 芯片的選用與器件布局596 11.6.1 芯片選用指南596 11.6.2 器件的布局597 11.6.3 時(shí)鐘電路的布置598 11.7 多層印制電路板599 11.7.1 多層印制板的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)599 11.7.2 多層印制板的布局方案600 11.7.3 20H原則605 11.8 印制電路板的安裝和板間配線606 第12章 軟件抗干擾原理與方法 12.1 概述607 12.1.1 測控系統(tǒng)軟件的基本要求607 12.1.2 軟件抗干擾一般方法607 12.2 指令冗余技術(shù)608 12.2.1 NOP的使用609 12.2.2 重要指令冗余609 12.3 軟件陷阱技術(shù)609 12.3.1 軟件陷阱609 12.3.2 軟件陷阱的安排610 12.4 故障自動(dòng)恢復(fù)處理程序613 12.4.1 上電標(biāo)志設(shè)定614 12.4.2 RAM中數(shù)據(jù)冗余保護(hù)與糾錯(cuò)616 12.4.3 軟件復(fù)位與中斷激活標(biāo)志617 12.4.4 程序失控后恢復(fù)運(yùn)行的方法618 12.5 數(shù)字濾波619 12.5.1 程序判斷濾波法620 12.5.2 中位值濾波法620 12.5.3 算術(shù)平均濾波法621 12.5.4 遞推平均濾波法623 12.5.5 防脈沖干擾平均值濾波法624 12.5.6 一階滯后濾波法626 12.6 干擾避開法627 12.7 開關(guān)量輸入/輸出軟件抗干擾設(shè)計(jì)629 12.7.1 開關(guān)量輸入軟件抗干擾措施629 12.7.2 開關(guān)量輸出軟件抗干擾措施629 12.8 編寫軟件的其他注意事項(xiàng)630 附錄 電磁兼容器件選購信息632
標(biāo)簽： 單片機(jī) 應(yīng)用系統(tǒng) 抗干擾技術(shù)
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介紹了多入多出-正交頻分復(fù)用（MIMO-OFDM）系統(tǒng)，并分析了其發(fā)射機(jī)的實(shí)現(xiàn)原理。充分利用Altera公司Stratix系列現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）芯片和IP（知識產(chǎn)權(quán)）核，提出了一種切實(shí)可行的MIMO-OFDM基帶系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的FPGA實(shí)現(xiàn)方法。重點(diǎn)論述了適合于FPGA實(shí)現(xiàn)的對角空時(shí)分層編碼（D-BLAST）的方法和實(shí)現(xiàn)原理以及各個(gè)主要模塊的工作原理。并給出了其在ModelSim環(huán)境下的仿真結(jié)果。結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)具有設(shè)計(jì)簡單、快速、高效和實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)。
標(biāo)簽： MIMO-OFDM FPGA 基帶系統(tǒng) 發(fā)射機(jī)
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GMSK信號具有很好的頻譜和功率特性，特別適用于功率受限和信道存在非線性、衰落以及多普勒頻移的移動(dòng)突發(fā)通信系統(tǒng)。根據(jù)GMSK調(diào)制的特點(diǎn)，提出 亍一種以FPGA和CMX589A為硬件裁體的GMSK調(diào)制器的設(shè)計(jì)方案，并給出了方案的具體實(shí)現(xiàn)，包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、利用CMX589A實(shí)現(xiàn)的高斯濾波器、 FPGA實(shí)現(xiàn)的調(diào)制指數(shù)為O．5的FM調(diào)制器以及控制器。對系統(tǒng)功能和性能測試結(jié)果表明，指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求，工作穩(wěn)定可靠。 關(guān)鍵詞：GMSK；DDS；FM調(diào)制器；FPGAl 引 言 由于GMSK調(diào)制方式具有很好的功率頻譜特性，較優(yōu)的誤碼性能，能夠滿足移動(dòng)通信環(huán)境下對鄰道干擾的嚴(yán)格要求，因此成為GSM、ETS HiperLANl以及GPRS等系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制方式。目前GMSK調(diào)制技術(shù)主要有兩種實(shí)現(xiàn)方法，一種是利用GMSK ASIC專用芯片來完成，典型的產(chǎn)品如FX589或CMX909配合MC2833或FX019來實(shí)現(xiàn)GMSK調(diào)制。這種實(shí)現(xiàn)方法的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡單、基帶信 號速率可控，但調(diào)制載波頻率固定，沒有可擴(kuò)展性。另外一種方法是利用軟件無線電思想采用正交調(diào)制的方法在FPGA和DSP平臺上實(shí)現(xiàn)。其中又包括兩種實(shí)現(xiàn) 手段，一種是采用直接分解將單個(gè)脈沖的高斯濾波器響應(yīng)積分分成暫態(tài)部分和穩(wěn)態(tài)部分，通過累加相位信息來實(shí)現(xiàn)；另一種采用頻率軌跡合成，通過采樣把高斯濾波 器矩形脈沖響應(yīng)基本軌跡存入ROM作為查找表，然后通過FM調(diào)制實(shí)現(xiàn)。這種利用軟件無線電思想實(shí)現(xiàn)GMSK調(diào)制的方法具有調(diào)制參數(shù)可變的優(yōu)點(diǎn)，但由于軟件 設(shè)計(jì)中涉及到高斯低通濾波、相位積分和三角函數(shù)運(yùn)算，所以調(diào)制器參數(shù)更改困難、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。綜上所述，本文提出一種基于CMX589A和FPGA的GMSK 調(diào)制器設(shè)計(jì)方案。與傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法比較具有實(shí)現(xiàn)簡單、調(diào)制參數(shù)方便可控和軟件剪裁容易等特點(diǎn)，適合于CDPD、無中心站等多種通信系統(tǒng)，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
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目前通信領(lǐng)域正處于急速發(fā)展階段，由于新的需 求層出不窮，促使新的業(yè)務(wù)不斷產(chǎn)生，因而導(dǎo)致頻率資源越來越緊張。在有限的帶寬里要傳輸大量的多媒體數(shù)據(jù)，提高頻譜利用率成為當(dāng)前至關(guān)重要的課題，否則將 很難容納如此眾多的業(yè)務(wù)。正交幅度調(diào)制(QAM)由于具有很高的頻譜利用率被DVB-C等標(biāo)準(zhǔn)選做主要的調(diào)制技術(shù)。與多進(jìn)制PSK(MPSK)調(diào)制不 同，OAM調(diào)制采取幅度與相位相結(jié)合的方式，因而可以更充分地利用信號平面，從而在具有高頻譜利用效率的同時(shí)可以獲得比MPSK更低的誤碼率。 但仔細(xì)分析可以發(fā)現(xiàn)QAM調(diào)制仍存在著頻繁的相位跳變，相位跳變會產(chǎn)生較大的諧波分量，因此如果能夠在保證QAM調(diào)制所需的相位區(qū)分度的前提下，盡量減少 或消除這種相位跳變，就可以大大抑制諧波分量，從而進(jìn)一步提高頻譜利用率，同時(shí)又不影響QAM的解調(diào)性能。文獻(xiàn)中提出了針對QPSK調(diào)制的相位連續(xù)化方 法，本文借鑒該方法，提出連續(xù)相位QAM調(diào)制技術(shù)，并針對QAM調(diào)制的特點(diǎn)在電路設(shè)計(jì)時(shí)作了改進(jìn)。
標(biāo)簽： FPGA QAM 相位 調(diào)制技術(shù)
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文章分析了雷達(dá)高速寬帶數(shù)字接收與恢復(fù)的現(xiàn)狀，以及制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素，提出基于高速串行器/解串器、FPGA和正交數(shù)字上變頻器的高速寬帶數(shù)字接收與恢復(fù)系統(tǒng)方案。系統(tǒng)以光纖為傳輸媒介，以FPGA為控制核心，正交調(diào)試器為信號調(diào)制平臺，完成高速數(shù)字接收、基帶信號預(yù)處理與基帶信號的上變頻等功能。該系統(tǒng)具有誤碼率低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
標(biāo)簽： 光纖技術(shù) 雷達(dá) 技術(shù)研究 高速通信
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為了實(shí)現(xiàn)利用現(xiàn)有的電力線路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，提出利用正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)芯片LME2980設(shè)計(jì)電力載波通信（PLC）模塊。通過分析電力載波傳輸信道特性和OFDM調(diào)制解調(diào)技術(shù)基本原理，完成電力載波數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)利用現(xiàn)有的電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
標(biāo)簽： OFDM 電力載波 數(shù)據(jù)傳輸模塊
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正交頻分復(fù)用技術(shù)（Orthogonal Frequency Division Multiplexing， OFDM）非常適合高速通信系統(tǒng)，但存在高峰均功率比（PAPR）的問題。對OFDM系統(tǒng)中如何降低PARR的問題進(jìn)行了研究，討論了降低PAPR的主要方法，重點(diǎn)分析了選擇性映射法（SLM），并在此基礎(chǔ)上提出了一種基于預(yù)編碼矩陣的改進(jìn)算法，最后通過matlab進(jìn)行了算法仿真，仿真結(jié)果表明，改進(jìn)算法在使得OFDM系統(tǒng)在降低峰均功率比的性能上得到了進(jìn)一步的改善。
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