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(duì)水廠工作水泵多、現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(duì)組態(tài)硬件要求較高，投資較大。相對(duì)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(jí)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(tái)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(duì)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(duì)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(duì)深水泵進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，對(duì)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(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)兩種組網(wǎng)方式。Profibus現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(jí)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
上傳時(shí)間： 2013-10-09
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隨著 微 電 子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越微型化，集成化，自動(dòng)化，低廉化，進(jìn)而推動(dòng)著其它許多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。特別進(jìn)人21世紀(jì)以來，生物技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合，成為高科技領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。199()年由瑞士的Manz和Widmer首先提出的“微全分析系統(tǒng)”〔’〕(microto talan alysissy stems，即ptTAS)，通俗地稱為“建在芯片上的實(shí)驗(yàn)室”(Lab on a chip)或簡稱芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab chip)，主要組成部分為電泳芯片，同時(shí)是進(jìn)樣，分離和檢測(cè)為一體的微型裝置，其在電泳實(shí)驗(yàn)中的高效檢測(cè)性能為生物化學(xué)分析儀器發(fā)展提供了一種借鑒。p.TAS廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境檢測(cè)、食品衛(wèi)生、科學(xué)以及國防等眾多領(lǐng)域。目前 應(yīng) 用 的大多為多通道的毛細(xì)管電泳芯片，這也是芯片發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。這不僅對(duì)電泳芯片本身的設(shè)計(jì)和制作提出了更高的要求，也對(duì)傳感器和數(shù)據(jù)處理技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。考慮成本，集成度，控制能力以及可靠性方面的因素，本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、控制以及通訊的硬件平臺(tái)。如果系統(tǒng)中既有實(shí)時(shí)的通信任務(wù)，同時(shí)又有其他實(shí)時(shí)任務(wù)，采用一個(gè)廉價(jià)的單片機(jī)，資源會(huì)比較緊張，不僅實(shí)現(xiàn)困難，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且效果可能不滿意。而采用高性能的處理器，又浪費(fèi)了其有效資源，所以本系統(tǒng)采用兩個(gè)MCU協(xié)同工作，以并行/分布式多機(jī)的思想，構(gòu)成了電泳芯 片核心的雙單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。微全 分 析 系 統(tǒng) 進(jìn)行的多項(xiàng)實(shí)時(shí)任務(wù)，可以劃分為以下 幾個(gè)模塊:①采集模塊。負(fù)責(zé)對(duì)外圍檢驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行控 制以及對(duì)傳送過來的信號(hào)進(jìn)行采集和分析;②交互模 塊。通過液晶顯示，鍵盤掃描，以及打印等實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)人 員對(duì)前端采集電路的交互操作;③雙單片機(jī)控制和通 信模塊。協(xié)調(diào)雙單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸和指令傳輸 ;④網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊。其中一個(gè)單片機(jī)通過以太網(wǎng)發(fā)送接 收數(shù)據(jù)到上位機(jī)。本文提出一種實(shí)時(shí)多任務(wù)的雙單片 機(jī)控制和通信系統(tǒng)[31的設(shè)計(jì)，一個(gè)MCU基于TCP /IP網(wǎng)絡(luò)模塊的實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： TCPIP 雙單片機(jī) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)模塊
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微處理器及微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況 第一代微處理器是以Intel公司1971年推出的4004，4040為代表的四位微處理機(jī)。 第二代微處理機(jī)（1973年~1977年），典型代表有：Intel 公司的8080、8085；Motorola公司的M6800以及Zlog公司的Z80。 第三代微處理機(jī) 第三代微機(jī)是以16位機(jī)為代表，基本上是在第二代微機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其中Intel公司的8088。8086是在8085的基礎(chǔ)發(fā)展起來的；M68000是Motorola公司在M6800 的基礎(chǔ)發(fā)展起來的； 第四代微處理機(jī) 以Intel公司1984年10月推出的80386CPU和1989年4月推出的80486CPU為代表， 第五代微處理機(jī)的發(fā)展更加迅猛，1993年3月被命名為PENTIUM的微處理機(jī)面世，98年P(guān)ENTIUM 2又被推向市場(chǎng)。 INTEL CPU 發(fā)展歷史Intel第一塊CPU 4004,4位主理器,主頻108kHz,運(yùn)算速度0.06MIPs(Million Instructions Per Second, 每秒百萬條指令),集成晶體管2,300個(gè),10微米制造工藝,最大尋址內(nèi)存640 bytes,生產(chǎn)曰期1971年11月. 8085,8位主理器,主頻5M,運(yùn)算速度0.37MIPs,集成晶體管6,500個(gè),3微米制造工藝,最大尋址內(nèi)存64KB,生產(chǎn)曰期1976年 8086,16位主理器,主頻4.77/8/10MHZ,運(yùn)算速度0.75MIPs,集成晶體管29,000個(gè),3微米制造工藝,最大尋址內(nèi)存1MB,生產(chǎn)曰期1978年6月. 80486DX,DX2,DX4,32位主理器,主頻25/33/50/66/75/100MHZ,總線頻率33/50/66MHZ,運(yùn)算速度20~60MIPs,集成晶體管1.2M個(gè),1微米制造工藝,168針PGA,最大尋址內(nèi)存4GB,緩存8/16/32/64KB,生產(chǎn)曰期1989年4月 Celeron一代, 主頻266/300MHZ(266/300MHz w/o L2 cache, Covington芯心 (Klamath based),300A/333/366/400/433/466/500/533MHz w/128kB L2 cache, Mendocino核心 (Deschutes-based), 總線頻率66MHz,0.25微米制造工藝,生產(chǎn)曰期1998年4月) Pentium 4 (478針),至今分為三種核心:Willamette核心(主頻1.5G起,FSB400MHZ,0.18微米制造工藝),Northwood核心(主頻1.6G~3.0G,FSB533MHZ,0.13微米制造工藝, 二級(jí)緩存512K),Prescott核心(主頻2.8G起,FSB800MHZ,0.09微米制造工藝,1M二級(jí)緩存,13條全新指令集SSE3),生產(chǎn)曰期2001年7月. 更大的緩存、更高的頻率、 超級(jí)流水線、分支預(yù)測(cè)、亂序執(zhí)行超線程技術(shù) 微型計(jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)單片機(jī)簡介單片機(jī)即單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)，是將計(jì)算機(jī)主機(jī)(CPU、 內(nèi)存和I/O接口)集成在一小塊硅片上的微型機(jī)。 三、計(jì)算機(jī)編程語言的發(fā)展概況 機(jī)器語言 機(jī)器語言就是0，1碼語言，是計(jì)算機(jī)唯一能理解并直接執(zhí)行的語言。匯編語言 用一些助記符號(hào)代替用0，1碼描述的某種機(jī)器的指令系統(tǒng)，匯編語言就是在此基礎(chǔ)上完善起來的。高級(jí)語言 BASIC，PASCAL，C語言等等。用高級(jí)語言編寫的程序稱源程序，它們必須通過編譯或解釋，連接等步驟才能被計(jì)算機(jī)處理。 面向?qū)ο笳Z言 C++，Java等編程語言是面向?qū)ο蟮恼Z言。 1.3 微型計(jì)算機(jī)中信息的表示及運(yùn)算基礎(chǔ)（一） 十進(jìn)制ND有十個(gè)數(shù)碼：0～9，逢十進(jìn)一。 例 1234.5=1×103 +2×102 +3×101 +4×100 +5×10-1加權(quán)展開式以10稱為基數(shù)，各位系數(shù)為0～9，10i為權(quán)。 一般表達(dá)式：ND= dn-1×10n-1+dn-2×10n-2 +…+d0×100 +d-1×10-1+… （二） 二進(jìn)制NB兩個(gè)數(shù)碼：0、1, 逢二進(jìn)一。 例 1101.101=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-3 加權(quán)展開式以2為基數(shù)，各位系數(shù)為0、1， 2i為權(quán)。 一般表達(dá)式： NB = bn-1×2n-1 + bn-2×2n-2 +…+b0×20 +b-1×2-1+… （三）十六進(jìn)制NH十六個(gè)數(shù)碼0～9、A～F，逢十六進(jìn)一。 例：DFC.8=13×162 +15×161 +12×160 +8×16-1 展開式以十六為基數(shù)，各位系數(shù)為0～9，A～F，16i為權(quán)。 一般表達(dá)式： NH= hn-1×16n-1+ hn-2×16n-2+…+ h0×160+ h-1×16-1+… 二、不同進(jìn)位計(jì)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 （二）二進(jìn)制與十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 24=16 ，四位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)一位十六進(jìn)制數(shù)。舉例：（三）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二、十六進(jìn)制數(shù)整數(shù)、小數(shù)分別轉(zhuǎn)換 1.整數(shù)轉(zhuǎn)換法“除基取余”：十進(jìn)制整數(shù)不斷除以轉(zhuǎn)換進(jìn)制基數(shù)，直至商為0。每除一次取一個(gè)余數(shù)，從低位排向高位。舉例： 2. 小數(shù)轉(zhuǎn)換法“乘基取整”：用轉(zhuǎn)換進(jìn)制的基數(shù)乘以小數(shù)部分，直至小數(shù)為0或達(dá)到轉(zhuǎn)換精度要求的位數(shù)。每乘一次取一次整數(shù)，從最高位排到最低位。舉例： 三、帶符號(hào)數(shù)的表示方法 機(jī)器數(shù)：機(jī)器中數(shù)的表示形式。真值： 機(jī)器數(shù)所代表的實(shí)際數(shù)值。舉例:一個(gè)8位機(jī)器數(shù)與它的真值對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： 真值： X1=+84=+1010100B X2=-84= -1010100B 機(jī)器數(shù)：[X1]機(jī)= 01010100 [X2]機(jī)= 11010100(二)原碼、反碼、補(bǔ)碼最高位為符號(hào)位，0表示 “+”，1表示“－”。 數(shù)值位與真值數(shù)值位相同。 例 8位原碼機(jī)器數(shù)： 真值： x1 = +1010100B x2 =－ 1010100B 機(jī)器數(shù)： [x1]原 = 01010100 [x2]原 = 11010100原碼表示簡單直觀,但0的表示不唯一，加減運(yùn)算復(fù)雜。 正數(shù)的反碼與原碼表示相同。 負(fù)數(shù)反碼符號(hào)位為 1，數(shù)值位為原碼數(shù)值各位取反。 例 8位反碼機(jī)器數(shù)： x= +4： [x]原= 00000100 [x]反= 00000100 x= -4： [x]原= 10000100 [x]反= 111110113、補(bǔ)碼（Two’s Complement）正數(shù)的補(bǔ)碼表示與原碼相同。 負(fù)數(shù)補(bǔ)碼等于2n－abs（x）8位機(jī)器數(shù)表示的真值四、 二進(jìn)制編碼例：求十進(jìn)制數(shù)876的BCD碼 876= 1000 0111 0110 BCD 876= 36CH = 1101101100B 2、字符編碼 美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼ASCII碼，用于計(jì)算 機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間傳遞信息。 3、漢字編碼 “國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換用漢字編碼”（GB2312-80標(biāo)準(zhǔn)），簡稱國標(biāo)碼。 用兩個(gè)七位二進(jìn)制數(shù)編碼表示一個(gè)漢字 例如“巧”字的代碼是39H、41H漢字內(nèi)碼例如“巧”字的代碼是0B9H、0C1H1·4 運(yùn)算基礎(chǔ) 一、二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算加法規(guī)則：“逢2進(jìn)1” 減法規(guī)則：“借1當(dāng)2” 乘法規(guī)則：“逢0出0，全1出1”二、二—十進(jìn)制數(shù)的加、減運(yùn)算 BCD數(shù)的運(yùn)算規(guī)則 循十進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)則“逢10進(jìn)1”。但計(jì)算機(jī)在進(jìn)行這種運(yùn)算時(shí)會(huì)出現(xiàn)潛在的錯(cuò)誤。為了解決BCD數(shù)的運(yùn)算問題，采取調(diào)整運(yùn)算結(jié)果的措施：即“加六修正”和“減六修正”例：10001000(BCD)+01101001(BCD) =000101010111(BCD) 1 0 0 0 1 0 0 0 ＋ 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 ＋ 0 1 1 0 0 1 1 0 ……調(diào)整 1 0 1 0 1 0 1 1 1 進(jìn)位 例： 10001000(BCD)－ 01101001(BCD)= 00011001(BCD) 1 0 0 0 1 0 0 0 － 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 － 0 1 1 0 ……調(diào)整 0 0 0 1 1 0 0 1 三、 帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算 1.5 幾個(gè)重要的數(shù)字邏輯電路編碼器譯碼器計(jì)數(shù)器微機(jī)自動(dòng)工作的條件程序指令順序存放自動(dòng)跟蹤指令執(zhí)行1.6 微機(jī)基本結(jié)構(gòu)微機(jī)結(jié)構(gòu)各部分組成連接方式1、以CPU為中心的雙總線結(jié)構(gòu)；2、以內(nèi)存為中心的雙總線結(jié)構(gòu)；3、單總線結(jié)構(gòu)CPU結(jié)構(gòu)管腳特點(diǎn) 1、多功能；2、分時(shí)復(fù)用內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1、控制; 2、運(yùn)算; 3、寄存器; 4、地址程序計(jì)數(shù)器堆棧定義 1、定義；2、管理；3、堆棧形式
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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(chǎng)耦合）15 .1.5.3 電磁輻射耦合（遠(yuǎn)場(chǎng)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(hào)耦合與傳輸機(jī)理 2.1 數(shù)字信號(hào)與電磁干擾18 2.1.1 數(shù)字信號(hào)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(hào)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(hào)傳輸過程中的畸變45 2.4.1 信號(hào)傳輸?shù)娜肷浠?5 2.4.2 信號(hào)傳輸?shù)姆瓷浠?6 2.5 信號(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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(duì)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(chǎng)屏蔽88 4.1.2 磁場(chǎng)屏蔽89 4.1.3 電磁場(chǎng)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(hào)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(hào)線的選擇與敷設(shè)174 4.8.1 信號(hào)線型式的選擇174 4.8.2 信號(hào)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(hào)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(hào)噪聲常用硬件措施177 4.10.1 數(shù)字信號(hào)負(fù)傳輸方式178 4.10.2 提高數(shù)字信號(hào)的電壓等級(jí)178 4.10.3 數(shù)字輸入信號(hào)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(chǔ)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(chǔ)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(cè)量單元配置與抗干擾設(shè)計(jì) 6.1 概述255 6.2 模擬信號(hào)放大器256 6.2.1 集成運(yùn)算放大器256 6.2.2 測(cè)量放大器組成原理260 6.2.3 單片集成測(cè)量放大器AD521263 6.2.4 單片集成測(cè)量放大器AD522265 6.2.5 單片集成測(cè)量放大器AD526266 6.2.6 單片集成測(cè)量放大器AD620270 6.2.7 單片集成測(cè)量放大器AD623274 6.2.8 單片集成測(cè)量放大器AD624276 6.2.9 單片集成測(cè)量放大器AD625278 6.2.10 單片集成測(cè)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(hào)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(cè)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(hào)串模干擾的抑制352 6.9.3 輸入信號(hào)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?cè)肼暤囊种品椒?42 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?cè)肼?47 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(duì)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(hào)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(shí)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(hào)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(hào)線的布線原則592 11.4.1 信號(hào)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(cè)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)
上傳時(shí)間： 2013-10-20
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我國的骨干通信網(wǎng)上的傳輸速率已經(jīng)向40 GB/s甚至是160 GB/s發(fā)展，傳輸線路以光纖作為主要的傳輸通道。與光纖相關(guān)的損耗和單模光纖的主要色散，即偏振模色散，不僅僅限制了光信號(hào)在通信過程中的傳輸距離，還很大程度上影響其通信容量。其中，偏振模色散對(duì)單模光纖高速和長距離通信的影響尤為突出。因此應(yīng)現(xiàn)代光纖通信技術(shù)網(wǎng)的高速發(fā)展的需要，把當(dāng)前流行的FPGA技術(shù)應(yīng)用到單模光纖的偏振模色散的自適應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)中，用硬件描述語言來實(shí)現(xiàn)，可以大大提高光纖的偏振模色散自適應(yīng)補(bǔ)償對(duì)實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性的要求。
標(biāo)簽： FPGA 偏振模 仿真 補(bǔ)償技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-11-15
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系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如 圖 1所示 ， 從 系統(tǒng) 結(jié) 構(gòu)圖可 以看 出 ， 系統(tǒng)主要包括視頻信 號(hào)輸入模塊 ， 視頻信號(hào)處 理模 塊和視頻信號(hào)輸出模塊等 3個(gè)部分組成。各個(gè)模塊主要功能為： 視頻輸入模塊 將 采 集 的 多路 視 頻 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換成 數(shù) 字 信 號(hào) 送 到F P GA； 視頻處理模塊主要有F P GA 完成 ，根據(jù) 需要 對(duì)輸入 的數(shù)字視頻信號(hào)進(jìn)行處理 ； 視頻輸 出模塊將 F P GA處理后的信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出到顯示器。
上傳時(shí)間： 2013-11-11
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出于提高船載測(cè)控通信設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)信息化水平及模擬訓(xùn)練能力，在深入研究船載測(cè)控通信設(shè)備原理及組成的基礎(chǔ)上，利用虛擬儀器技術(shù)與HLA技術(shù)，以網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介，開發(fā)了船載測(cè)控通信設(shè)備監(jiān)控模訓(xùn)綜合系統(tǒng)。鑒于設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)與模擬訓(xùn)練系統(tǒng)共同的特性，該系統(tǒng)利用SQL Server的ADO功能、Web服務(wù)和XML技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯總與跨網(wǎng)同步，選用LabWindows/CVI平臺(tái)開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)本地監(jiān)控終端及模訓(xùn)系統(tǒng)界面，采用Ajax技術(shù)架構(gòu)與VML語言完成數(shù)據(jù)的Web發(fā)布，最終使系統(tǒng)可靠性、接入便捷性、網(wǎng)絡(luò)數(shù)量流量控制及構(gòu)件重用性均達(dá)到最優(yōu)。
上傳時(shí)間： 2013-11-03
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本文介紹了一種由低次級(jí)聯(lián)形式構(gòu)成的W波段寬帶六倍頻器。輸入信號(hào)先經(jīng)過MMIC得到二倍頻，再由反向并聯(lián)二極管對(duì)平衡結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)寬帶三倍頻，從而將Ku波段信號(hào)六倍頻到W波段。該倍頻器的輸入端口為玻璃絕緣子同軸轉(zhuǎn)換接頭，輸出為 WR-10 標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果表明當(dāng)輸入信號(hào)功率為20dBm時(shí)，三倍頻器在整個(gè)W波段的輸出三次諧波功率為4.5dBm左右，變頻損耗小于17dB。該設(shè)計(jì)可以降低毫米波設(shè)備的主振頻率，擴(kuò)展已有微波信號(hào)源的工作頻段。
上傳時(shí)間： 2013-11-16
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根據(jù)橢圓波導(dǎo)中電磁波的傳播理論與耦合波理論，基于CST仿真軟件，采用了有限積分法設(shè)計(jì)出了高功率、寬帶寬、高效率的TE01模900過模橢圓彎波導(dǎo)。CST設(shè)計(jì)仿真表明在中心頻率在30.5 GHz處的傳輸效率為98.8%。傳輸效率在98%以上的帶寬大于2 GHz。
上傳時(shí)間： 2013-10-22
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由于電子對(duì)抗技術(shù)的飛速發(fā)展，低頻段電子干擾設(shè)備已經(jīng)非常完善，低頻段主動(dòng)雷達(dá)的工作效能相應(yīng)地大幅度降低。為了提高雷達(dá)系統(tǒng)的抗干擾能力，通過對(duì)國內(nèi)外雷達(dá)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的研究，以及影響雷達(dá)系統(tǒng)抗干擾能力主要因素的分析，說明了采用更高頻段的雷達(dá)導(dǎo)引頭技術(shù)發(fā)展的重要性。以W波段雷達(dá)導(dǎo)引頭技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用為前提，對(duì)其中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分解，論述了W波段雷達(dá)導(dǎo)引頭的基本實(shí)現(xiàn)方案、關(guān)鍵技術(shù)解決途徑，得出W波段雷達(dá)導(dǎo)引頭技術(shù)發(fā)展具有策略上的必要性和技術(shù)上的可行性的結(jié)論。
標(biāo)簽： W波段 雷達(dá)導(dǎo)引頭 技術(shù)分析
上傳時(shí)間： 2013-12-04
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