计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术

1、第五章 计算机控制系统设计实用技术,主讲人：李东升,主要内容（1）,数字滤波程序 程序判断滤波 中值滤波 算术平均滤波 加权平均滤波 一阶滞后滤波,主要内容（2）,标度变换程序 标度变换原理 标度变换程序 非线性标度变换,主要内容（3）,过程通道的抗干扰设计 噪声简介 干扰简介 干扰抑制措施,第一节数字滤波程序,概述,概述,程序判断滤波,程序判断滤波,程序判断滤波,限幅滤波流程图：,程序判断滤波,限幅滤波程序清单：,PUSHPSW；保护现场 PUSHA CLRC；进位标志位清零 MOVDATA,DATA2 MOVA,DATA1 SUBBA,DATA；求Yn-1 -Yn JNCCOMPARE；如

2、果Yn-1 -Yn0,转；COMPARE CPLA；如果Yn-1 -Yn0, 求补 INCA,程序判断滤波,限幅滤波程序清单（续）：,COMPARE:CLRC SUBBA,LIMIT；Yn-Yn-1和y比较 JCOVER；如果Yn-Yn-；1y,DATA2DATA MOVDATA,DATA1 ；如果Yn-Yn-1y，；DATA1DATA OVER:POPA；恢复现场 POPPSW RET；返回,程序判断滤波,中值滤波,中值滤波,流程图：,中值滤波,程序清单：,PUSHPSW PUSHA SORT:MOVR0,DATA；数据存储区单元首；址 MOVR7,TIME；读比较次数 CLRFLAG；清交

3、换标志位 LOOP:MOVA,R0；取第一个数 MOVFIRST,A；保存第一个数 INCR0 MOVSECOND,R0；保存第二个数 CLRC SUBBA,R0；两数比较,中值滤波,程序清单（续）：,JCNEXT；第一数小于第二数， ；不交换 MOVR0,FIRST DECR0 MOVR0,SECOND；交换两数 INCR0 SETBFLAG；置交换标志位 NEXT:DJNZR7,LOOP；进行下一次比较 JBFLAG,SORT；进行下一轮比较 DECR0 CLRC MOVA,TIME,中值滤波,程序清单（续）：,RRCA MOVR7,A CONT:DEC R0 DJNZR7,CONT MO

4、VSAMP,R0；取中值 POPA POPPSW RET,算术平均滤波,算术平均滤波,流程图：,算术平均滤波,程序清单：,PUSHPSW；现场保护 PUSHA MOVFLAG,#00H；进位位清零 MOVR0,DATA；设置数据存储区首址 MOVR7,#08H；设置采样数据个数 CLRA；清累加器 LOOP:ADDA,R0；两数相加 JNCNEXT；无进位，转NEXT INCFLAG；有进位，进位位加1 NEXT:INCR0；数据指针加1 DJNZR7, LOOP；未加完，继续加 MOVR7,#03H；设置循环次数,算术平均滤波,程序清单（续）：,DIVIDE:MOVTEMP,A；保存累加器中

5、；的内容 MOVA,FLAG；累加结果除2 CLRC RRCA MOVFLAG,A MOVA,TEMP RRCA DJNZR7,DIVIDE；未结束，继续；执行 MOVSAMP,A；保存结果至；SAMP中 POPA；恢复现场 POPPSW RET,加权平均滤波,加权平均滤波,流程图：,加权平均滤波,程序清单：,PUSHPSW；保护现场 PUSHA MOVR7,TIME；数据个数设置 MOVR0,DATA；数据区首址设置 MOVR1,COEFF；系数存储首址设置 MOVFLAG,#00H；累加结果存储区清；零 MOVSAMP_L,#00H MOVSAMP_H,#00H LOOP:MOVA,R0；

6、读采样值 MOVB,A MOVA,R1；读加权平均系数,加权平均滤波,程序清单（续）：,MULAB CLRC ADDA,SAMP_L；累加和 MOVSAMP_L,A MOVA,B ADDCA,SAMP_H JNCNEXT INCFLAG NEXT:MOVSAMP_H,A INCR0；数据区地址加1 INCR1；系数地址加1,加权平均滤波,程序清单（续）：,DJNZR7,LOOP；未加完，继续 MOVR7,#07H；设置循环次数 DIV128:CLRC MOVA,FLAG；累加结果除2 RRCA MOVFLAG,A MOVA,SAMP_H RRCA MOVSAMP_H,A MOVA,SAMP_L

7、 RRCA,加权平均滤波,程序清单（续）：,MOVSAMP_L,A DJNZR7,DIV128；未除完，继续 MOVSAMP,SAMP_L；保存滤波后采样值 POPA；恢复现场 POPPSW RET,一阶滞后滤波,一阶滞后滤波,流程图：,一阶滞后滤波,程序清单：,MOVMUL1_H,COEFF1_H MOVMUL1_L,COEFF1_L MOVMUL2_H,DATA1_H MOVMUL2_H,DATA1_L ACALLMULTD MOVBUFF1,PR_H MOVBUFF2,PR_L MOVMUL1_H,COEFF2_H MOVMUL1_L,COEFF2_L,一阶滞后滤波,程序清单（续）：,M

8、OVMUL2_H,DATA2_H MOVMUL2_H,DATA2_L ACALLMULTD CLRC MOVA,PR_H ADDA,BUFF1 MOVPR_H,A MOVA,PR_L ADDCA,BUFF2 MOVPR_L,A,一阶滞后滤波,程序清单（续）：,双字节无符号位乘法子程序（MULTD） 入口条件：乘数MUL1存于MUL1_H和MUL1_L单元中,被乘数MUL2存于MUL2_H和MUL2_L单元中。 出口条件：乘积按顺序存于PR_H、PR_L、MUL1_H、MUL1_L单元中。 MULTD:CLR C；清进位标志；位 MOVPR_L,#00H；乘积高8位；清零,一阶滞后滤波,程序清单

9、（续）：,MOVPR_H,#00H MOVR7,#11H；设置循环次数 LOOP1:JNCLOOP2；进位标志位为零，；转LOOP2 MOVA,PR_L；PR+MUL2 ADDA,MUL2_L MOVPR_L,A MOVA,PR_H ADDCA,MUL2_H MOVPR_H,A LOOP2:MOVA,PR_H；PR右移一；位 RRCA,一阶滞后滤波,程序清单（续）：,MOVPR_H,A MOVA,PR_L RRCA MOVPR_L,A MOVA,MUL1_H；MUL1右移一位 RRCA MOVMUL1_H,A MOVA,MUL1_L RRCA MOVMUL1_L,A DJNZR7,LOOP1；

10、循环未结束，继续,第二节标度变换程序,基本原理,线性标度变换 对于一般的线性仪表而言，标度变换公式为： 为了简化程序设计，一般把被测参数的起点A0所对应的A/D转换值设定为0，即N0=0,这样上式可以改写为：,基本原理,非线性标度变换 具体情况具体处理,程序清单,标度变换程序 BDCHAN:MOVSUB1_L,AM INCAM MOVSUB1_H,AM MOVSUB2_L,A0 INCA0 MOVSUB2_H,A0 ACALLSUB2 MOVMUL1_H,DIFF_H MOVMUL1_L,DIFF_L MOVSUB1_L,NX INCNX MOVSUB1_H,NX MOVSUB2_L,N0,程

11、序清单,INCN0 MOVSUB2_H,N0 ACALLSUB2 MOVMUL2_H,DIFF_H MOVMUL2_L,DIFF_L ACALLMULTD MOVDIV1_H,PR_H MOVDIV1_L,PR_L MOVSUB1_L,NM INCNM MOVSUB1_H,NM MOVSUB2_L,N0 INCN0,程序清单,MOVSUB2_H,N0 ACALLSUB2 MOVDIV2_H,DIFF_H MOVDIV2_L,DIFF_L ACALLDUBDIV CLRC MOVA,DIV1_L ADDCA,A0 MOVAX,A INCA0 MOVA,DIV1_H ADDCA,A0 MOVAX,

12、A RET,程序清单,双字节减法子程序（SUB2）程序入口：被减数放在SUB1_H、SUB1_L单元中，减数放在 SUB2_H、SUB2_L单元中； 程序出口：差放在 DIFF_H、DIFF_L单元中。 SUB2:CLRC MOVA,SUB1_L；ASUB1_L SUBBA,SUB2_L；低8位相减 MOVDIFF_L,A；保存低8位差值 MOVA,SUB1_H；ASUB1_H SUBBA,SUB2_H；高8位相减 MOVDIFF_H,A；保存高8位差值 RET,程序清单,程序入口：被除数存放在DIV1_H、DIV1_L单元中, 除数存放在 DIV2_H、DIV2_L单元中； 程序出口：商存放

13、在 DIV1_H、DIV1_L单元中，余数存放在L_L和L_H单元中。 DUBDIV:CLRA；余数单元清零 MOVL_H,A MOVL_L,A MOVR0,#10H；设置除法移位次数 LOOP:CLRC；移位 MOVA,DIV1_L RLCA MOVDIV1_L,A MOVA,DIV1_H RLCA MOVDIV1_H,A,程序清单,MOVA,L_L RLCA MOVL_L,A MOVA,L_H RLCA MOVL_H,A MOVPSW.5,C LP1:MOVA,L_L；余数单元减除数 SUBBA,DIV2_L MOVR1,A MOVA,L_H SUBBA,DIV2_H JBPSW.5 AD

14、D1 JCSMALL,程序清单,ADD1:MOVL_H,A MOVA,R1 MOVL_L,A INCDIV1_L；商加一 SAMLL:DJNZR0,LOOP MOV20H,L_H；四舍五入 JB07H, ADD_D；商的最高位为1，则；转ADD_D CLRC；判断小数部分是否大；于0.5 MOVA,L_L RLCA MOVL_L,A MOVA,L_H RLCA SUBBA,DIV2_H,程序清单,JCRETURN；小数部分小；于0.5，退出 JNZADD1；小数部分大；于0.5，则转；ADD_D MOVA,L_L SUBBA,DIV2_L JCRETURN ADD_D:CLRC；商加一 INC

15、DIV1_L MOVA,DIV1_H ADDCA,#00H MOVDIV1_H,A RETURN:RET,第三节抗干扰技术,噪声与干扰,噪声与干扰,噪声与干扰,噪声源,接收电路,耦合通道,噪声种类,固有噪声,人为噪声,人为噪声,自然（放电）噪声,自然（放电）噪声,串模干扰和共模干扰,串模干扰也称横向干扰或差模干扰，它就是干扰源串联于信号之中，或者简单的认为干扰源和信号源是叠加在一起的。在输入回路中干扰源和信号源所处的地位完全相同。,串模干扰和共模干扰,共模干扰也称纵向干扰或共态干扰，是放大器的地和信号源的地之间由于地电平的差异所形成的干扰，或谓出现在输入电路端子和地之间的一种干扰形式。一般说来

16、，共模干扰并不直接影响电路，但可通过输入电路的不对称转化为串模电压而造成干扰。,噪声耦合方式：传导耦合,噪声耦合方式：传导耦合,噪声耦合方式：传导耦合,噪声耦合方式：共阻抗耦合,当两个以上的不同电路之间存在公共阻抗时，如果其中一个电路的电流流过公共阻抗，公共阻抗上就会产生一个电压降，并对其它与公共阻抗相连的电路产生噪声，这种噪声耦合形式就称为共阻抗耦合。,噪声耦合方式：感应耦合,感应耦合是导体之间以及某些部件（如变压器、继电器、电感器等）之间的主要耦合方式之一。它可以分为电感应耦合和磁感应耦合两种。,噪声耦合方式：辐射耦合,各种大功率高频电气设备（如广播、电视、通讯发射台等）会不断地向外辐射电磁波，并在其周围形成电磁场。如果检测系统恰好位于这种电磁场中，就会感应到与辐射电磁波成正比例的感应电势并产生噪声。通常称这种噪声耦合方式为辐射耦合。,干扰抑制措施,干扰抑制措施：接地,干扰抑制措施：接地,干扰抑制措施：接地,干扰抑制措施：接地,干扰抑制措施：屏蔽,干扰抑制措施：屏蔽,干扰抑制措施：屏蔽,静电屏蔽 由静电力学知道，处于静电平衡状态下的导体，内部各点等电位。利用这一性质再加上接地措施，就可以使静电场的电力线在接地金属导体处中断，起到隔离电场的作用。这种防止静电耦合引起干扰的方法就称为静电屏蔽。,干扰抑制措施：屏蔽,电磁屏蔽 电磁屏蔽是采用导电良好的