微機測控技術(shù)論文

　　伴隨著社會經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展,現(xiàn)代測控技術(shù)迎來了其發(fā)展道路上的重要里程碑。下面是由學(xué)習(xí)啦小編整理的微機測控技術(shù)論文，謝謝你的閱讀。

　　微機測控技術(shù)論文篇一

　　微機測控軟件抗干擾技術(shù)研究

　　摘要：在現(xiàn)今自動化技術(shù)飛速發(fā)展的今天，電力系統(tǒng)中也開始大規(guī)模的使用微型計算機，例如在微機保護裝置以及在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中采用大量的測控裝置等。對于測控裝置來說，它主要的功能首先是包括同期的裝置，其次是對站內(nèi)的變壓器開關(guān)、功率及位置信號以及開關(guān)量等信息進行采集的工作。整個監(jiān)控系統(tǒng)能否正常的運行一部分取決于測控裝置運行的穩(wěn)定性，但是電力系統(tǒng)的現(xiàn)場一般都存在非常多的干擾，所以如何將測控裝置的抗干擾能力提升就成為了保證這些裝置穩(wěn)定運行的最基本條件。裝置的抗干擾能力在提升時，通過提升其硬件抗干擾電路或者提升其軟件抗干擾這兩種措施進行來進行。這其中，軟件抗干擾能夠在系統(tǒng)已經(jīng)受到干擾的情況下來補救，這樣就顯現(xiàn)出軟件抗干擾所具有的靈活性以及節(jié)省硬件資源的特點，因此，軟件抗干擾也受到了越來越多的重視。

　　關(guān)鍵詞：微機測控軟件 抗干擾 技術(shù)

　　中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2014)05-0075-02

　　1 干擾源以及裝置受到干擾影響后產(chǎn)生的故障現(xiàn)象

　　現(xiàn)今，測控系統(tǒng)工作主要受兩種干擾源干擾，一種是測控裝置在采樣的過程中回路線較長而產(chǎn)生的干擾，在現(xiàn)場，各種各樣的干擾可以沿著測控裝置的線路串入，這時測控裝置的單片機系統(tǒng)的輸出回路或者輸入回路就會受到一定的干擾，測控裝置的輸入回路或者是輸出回路就會被干擾混亂，信號也會因為干擾而變得混亂。另外一種是受到空間的電磁輻射干擾而產(chǎn)生的混亂。測控裝置受到相應(yīng)的干擾時，主要會發(fā)生以下兩種內(nèi)部故障現(xiàn)象：(1)正常程序會因為程序計數(shù)器的被破壞而產(chǎn)生正常運行程序“跑飛”的現(xiàn)象。程序“跑飛”現(xiàn)象會產(chǎn)生很多的影響，數(shù)據(jù)存儲區(qū)的數(shù)據(jù)可能會被破壞，或者程序死循環(huán)的情況出現(xiàn)，這樣的故障一般都會發(fā)生在測控的現(xiàn)場。(2)每一個單片機內(nèi)的特殊功能都有相應(yīng)的寄存器，所以外來的干擾可能會損壞每個寄存器的初始化狀態(tài)，最后造成整個系統(tǒng)出項功能紊亂的狀態(tài)，各個系統(tǒng)的采集以及輸入的真實信號量也可能會被影響而不能夠正常反應(yīng)出來。

　　2 單片機系統(tǒng)中常用軟件的抗干擾設(shè)計

　　2.1 數(shù)字濾波

　　在現(xiàn)實的工作與實踐中，不管采用多少的抗干擾措施也不能夠避免外界的干擾信號，或多或少的影響到微機控制系統(tǒng)的正常運行。所以，我們要想將模擬輸入信號中產(chǎn)生的噪音問題消除，就很有必要將數(shù)字濾波技術(shù)應(yīng)用在必要的軟件中。數(shù)字濾波，其主要的運行原理為經(jīng)過一定的計算程序?qū)⒉捎玫男盘栠M行平滑加工，這樣進一步的減少或者消除噪音以及干擾，充分的保證其中的有用信號的質(zhì)量。數(shù)字濾波有許多的計算方法，算術(shù)平均法、RC低通數(shù)字器的算法以及滑動平均濾波等方式都是能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字濾波的方法?，F(xiàn)在我們以RC低通數(shù)字器的算法作為例子來進行數(shù)字濾波算法的介紹。RC低通數(shù)字濾波器主要是應(yīng)用在慢速隨機抽樣系統(tǒng)上的技術(shù)，他不僅能夠?qū)⒅芷谛愿蓴_進行很好的免除，還能夠?qū)㈩l率非常高的隨機干擾信號進行消除。以下是RC低通濾波數(shù)字器的一階滯后數(shù)學(xué)模型：

　　根據(jù)以上的數(shù)學(xué)模型，我們就可以很快的將整個技術(shù)的流程圖寫出來，我們也可以根據(jù)整個流程圖更加方便快捷的找出能夠與之相對應(yīng)的程序，這樣的方式能夠為整個工序提供更加有效方便的流程(如圖1)。

　　2.2 設(shè)立軟件陷阱

　　在微機測控裝置的正常運行中，外界的干擾很可能是整個程序的CPU發(fā)生混亂的情況，而混亂發(fā)生后也會導(dǎo)致整個軟件的程序發(fā)生失控的情況，但是如果失控之后的程序落入到非程序區(qū)時，我們就可以設(shè)立“軟件陷阱”，利用這樣的方法令程序恢復(fù)成正常的狀態(tài)。所謂的軟件陷阱，實際上是一條引導(dǎo)指令，他能夠?qū)⒉东@的程序強行的引向另一個指定的地址，這個地址主要是設(shè)立專門的程序來進行錯誤的出錯位置處理。軟件陷阱能夠合理適當(dāng)?shù)陌才艜︻A(yù)定的處理效果起到直接的影響，所以我們要妥善的安排軟件陷阱的設(shè)計場所，如果安排不當(dāng)很可能起到與保護效果相反的作用，其后果將難以預(yù)料。陷阱軟件一般會安排在以下幾個區(qū)域進行使用。

　　(1)為經(jīng)過使用的EPROM空間?，F(xiàn)今使用的程序儲存器大多數(shù)會有非常大的EPROM容量，一般用完的情況很少發(fā)生，這樣的狀態(tài)不僅能夠為今后的額程序擴充以及修改提供了相應(yīng)的空間，同時也是進行軟件陷阱安排的最合適場所。這些非程序能夠利用陷阱指令充當(dāng)填充，“跑飛”的程序一旦進入到這個區(qū)域，那么軟件陷阱就會自動的將其拉回到正軌。

　　(2)未經(jīng)使用的中斷區(qū)。未經(jīng)使用的中斷區(qū)會因為干擾而呈現(xiàn)開放的狀態(tài)，所以如果我們在相應(yīng)的中斷程序服務(wù)中設(shè)置一些軟件陷阱，不僅能夠防止干擾所導(dǎo)致的中斷區(qū)激活的程序混亂狀況，還能夠?qū)?ldquo;跑飛”的程序及時的捕捉回來，這樣通過適當(dāng)?shù)奶幚碇?，程序就會回到原來的運行狀態(tài)中繼續(xù)運作。

　　(3)運行程序區(qū)。設(shè)計程序時往往會采用模塊化的設(shè)計進行，也會采用程序的要求順序進行執(zhí)行。根據(jù)這樣的特點，陷阱軟件就可以分別放置在各個用戶程序以及模塊之間。如果在正常的程序運行中這些陷阱指令會處于不運行的狀態(tài)，這樣用戶在使用中程序才能夠正常的執(zhí)行，但是一旦發(fā)生程序“跑飛”的情況，且“跑飛”的程序落入陷阱之中，那么陷阱指令就開始運作，從而將程序拉回到正常的運行軌道。這個方法不僅有效，還能夠根據(jù)用戶程序的大小自己制定陷阱的多少，但是在一般情況下，每1K字節(jié)只要設(shè)置幾個陷阱就足夠處理“跑飛”程序。

　　(4)非EPROM芯片空間。對于單片機的系統(tǒng)來說，它的地址空間除開EPROM芯片占用的空間之外，還有大量的空間留下來，這些未被使用的空間大多數(shù)都會維持原來的狀態(tài)。例如MCS―51系列的單片機，OFFH一般對應(yīng)一條單字節(jié)指令MOVR7，A，程序一旦發(fā)生“跑飛”的狀況，到這一區(qū)域就不再進行跳躍，陷阱軟件就能夠?qū)⑵淅卣?guī)。所以要想捕捉到“跑飛”的程序，就要在每一段設(shè)置中設(shè)計一個陷阱。

　　一般我們會將軟件陷阱設(shè)在一些正常執(zhí)行程序時執(zhí)行不到的位置，所以這些程序不會為影響程序的正常運行，更不會影響程序執(zhí)行時的效率，但是“跑飛”的程序一旦被送到這些陷阱中，那么陷阱就會立刻發(fā)揮它的作用，將“跑飛”的程序拉回正軌，這樣的設(shè)計對程序的改正有非?？焖俚男Ч?。所以我們可以在EPROM的容量能夠允許的情況下，多多的設(shè)計一些這樣的軟件，這樣才能夠達到保護軟件抗干擾的作用以及保護效果。 　　2.3 軟件“看門狗”

　　如果在程序失控時，他沒有落入到設(shè)計好的陷阱中，最后卻落入到一個臨時的死循環(huán)當(dāng)中，這樣的情況下，軟件陷阱在改正程序上就沒有任何的效果，所以我們在這時通常會用一種程序監(jiān)督的技術(shù)，這種技術(shù)我們將他稱作“看門狗”技術(shù)，這種技術(shù)能夠幫助程序脫離死循環(huán)的狀態(tài)。所謂的程序監(jiān)督技術(shù)，其實就是指一種能夠不依賴于CPU系統(tǒng)而能夠獨立的進行工作的技術(shù)，對于CPU來說，他只是一個能夠在固定時間間隔內(nèi)將系統(tǒng)目前正常的信息傳遞給系統(tǒng)的一種技術(shù)，但是如果CPU落入到了死循環(huán)的狀態(tài)中，那么系統(tǒng)就能夠在第一時間發(fā)現(xiàn)錯誤并將整個系統(tǒng)拉回到原來的位置，使其復(fù)位。

　　微機測控裝置的應(yīng)用程序一般為循環(huán)運行，循環(huán)的時間也是基本固定的時間，而“看門狗”技術(shù)就是要對循環(huán)運行的時間進行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)運行的時間增加或者是減少就要在第一時間確定系統(tǒng)進入到死循環(huán)的狀體，最后用強制性的方法逼迫系統(tǒng)復(fù)位。“看門狗”技術(shù)既可以在硬件中實現(xiàn)，還可以在軟件中進一步實現(xiàn)，將這個軟件設(shè)計在微機測控裝置的系統(tǒng)中，不僅可以避免安裝軟件時所要額外安裝的硬件，還能夠令“跑飛”的程序從斷點處開始執(zhí)行，這樣的處理能夠為按順序控制的系統(tǒng)帶來許多的方便，也是十分必要的，他也可以將已經(jīng)調(diào)試好的系統(tǒng)之中不可靠的工作進行補救處理。

　　2.4 對開關(guān)量輸入軟件以及輸出軟件的抗干擾設(shè)計

　　開關(guān)量輸入信號中的干擾主要是來自有效電瓶信號，其上面的一系列離散尖脈沖進行疊加，其作用的時間一般都很短。當(dāng)測控系統(tǒng)的控制部分有輸入的干擾，但是硬件又不能夠進行有效的控制，所以我們要采用軟件的重復(fù)檢測方法進行信號真?zhèn)蔚臋z測。對于軟件重復(fù)檢測來說，就是在一定的時間間隔中，將接口中的輸入數(shù)據(jù)進行多次反復(fù)的檢測，如果相鄰的檢測內(nèi)容不能夠得出一致的結(jié)論，就視為偽輸入信號，若結(jié)果與之相反，則視為真輸入信號。

　　一般重復(fù)輸出的方法都會運用在開關(guān)量輸出軟件抗干擾設(shè)計中。重復(fù)輸出，主要是指在盡可能短的時間內(nèi)將開關(guān)量數(shù)據(jù)進行重復(fù)輸出，但是如果輸出端口受到一些干擾導(dǎo)致輸出錯誤信號時，外部執(zhí)行設(shè)備就不能夠做出有效的反應(yīng)，正確的數(shù)據(jù)繼續(xù)的輸出，這樣錯誤動作就能夠避免發(fā)生，這些方法對于所存器輸出的控制信號都能夠產(chǎn)生非常有效的效果。

　　3 測控裝置的軟件抗干擾措施

　　對于500KV的變電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計來說，測控裝置會全部安裝在繼電保護室內(nèi)，連接時會利用網(wǎng)絡(luò)與控制臺，為了保證監(jiān)控系統(tǒng)的測量精度，我們有必要對測控裝置的設(shè)計進行采集的模擬量進行數(shù)字濾波，還要對開關(guān)量的軟件進行重復(fù)的檢測，這樣才能夠減少外界對采樣值的影響以及干擾，這樣得出的采樣精度才能夠滿足現(xiàn)場的要求。要想裝置能夠在電力系統(tǒng)現(xiàn)場的復(fù)雜環(huán)境中正常的運行，避免裝置在運行時發(fā)生突然死機以及失控的情況。設(shè)計裝置時，我們不僅要加強硬件的抗干擾，還要提升軟件的抗干擾設(shè)計，這樣才能夠有效地抑制干擾，避免嚴重后果產(chǎn)生。

　　4 結(jié)語

　　現(xiàn)今，微機測控裝置正在大量的運用在監(jiān)控系統(tǒng)中，其中抗干擾技術(shù)是整個裝置設(shè)計中最重要的一環(huán)，只有在電力系統(tǒng)中確認好抗干擾設(shè)計才能夠?qū)⒄麄€系統(tǒng)設(shè)計做好，才能夠保證整個裝置正常的運行。尤其是在強大的電磁干擾環(huán)境下，我們要對運行設(shè)備提出更高的可靠性要求，所以我們裝置的抗干擾設(shè)計就成為非常困難以及非常急待解決的問題。實踐證明，只有在相關(guān)部件以及性能特點得到充分的了解之后才能夠合理的從軟件以及硬件兩方面進行有針對性的措施，這樣整個裝置才能夠在穩(wěn)定以及安全的情況下運行。

　　參考文獻

　　[1]潘新民，王燕芳.單片微型計算機實用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社，1992，(10).

　　[2]王幸之，王雷，翟成等.單片機應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù)[M].北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2009.(2).

　　[3]郝帥，蔡宗慧.計算機硬件管理與維護探討[J].信息安全與技術(shù)，2011，(10).

　　[4]滕雯雯.試論計算機硬件維護及創(chuàng)新管理研究[J].硅谷，2011，(4).

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