微機(jī)測(cè)控技術(shù)論文

　　伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展,現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)迎來(lái)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(jī)測(cè)控技術(shù)論文，謝謝你的閱讀。

　　微機(jī)測(cè)控技術(shù)論文篇一

　　微機(jī)測(cè)控軟件抗干擾技術(shù)研究

　　摘要：在現(xiàn)今自動(dòng)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(jì)算機(jī)，例如在微機(jī)保護(hù)裝置以及在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中采用大量的測(cè)控裝置等。對(duì)于測(cè)控裝置來(lái)說(shuō)，它主要的功能首先是包括同期的裝置，其次是對(duì)站內(nèi)的變壓器開關(guān)、功率及位置信號(hào)以及開關(guān)量等信息進(jìn)行采集的工作。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)能否正常的運(yùn)行一部分取決于測(cè)控裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性，但是電力系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)一般都存在非常多的干擾，所以如何將測(cè)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(yùn)行的最基本條件。裝置的抗干擾能力在提升時(shí)，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(jìn)行來(lái)進(jìn)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(lái)補(bǔ)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(diǎn)，因此，軟件抗干擾也受到了越來(lái)越多的重視。

　　關(guān)鍵詞：微機(jī)測(cè)控軟件 抗干擾 技術(shù)

　　中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(cè)控系統(tǒng)工作主要受兩種干擾源干擾，一種是測(cè)控裝置在采樣的過程中回路線較長(zhǎng)而產(chǎn)生的干擾，在現(xiàn)場(chǎng)，各種各樣的干擾可以沿著測(cè)控裝置的線路串入，這時(shí)測(cè)控裝置的單片機(jī)系統(tǒng)的輸出回路或者輸入回路就會(huì)受到一定的干擾，測(cè)控裝置的輸入回路或者是輸出回路就會(huì)被干擾混亂，信號(hào)也會(huì)因?yàn)楦蓴_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(cè)控裝置受到相應(yīng)的干擾時(shí)，主要會(huì)發(fā)生以下兩種內(nèi)部故障現(xiàn)象：(1)正常程序會(huì)因?yàn)槌绦蛴?jì)數(shù)器的被破壞而產(chǎn)生正常運(yùn)行程序“跑飛”的現(xiàn)象。程序“跑飛”現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生很多的影響，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)可能會(huì)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(huì)發(fā)生在測(cè)控的現(xiàn)場(chǎng)。(2)每一個(gè)單片機(jī)內(nèi)的特殊功能都有相應(yīng)的寄存器，所以外來(lái)的干擾可能會(huì)損壞每個(gè)寄存器的初始化狀態(tài)，最后造成整個(gè)系統(tǒng)出項(xiàng)功能紊亂的狀態(tài)，各個(gè)系統(tǒng)的采集以及輸入的真實(shí)信號(hào)量也可能會(huì)被影響而不能夠正常反應(yīng)出來(lái)。

　　2 單片機(jī)系統(tǒng)中常用軟件的抗干擾設(shè)計(jì)

　　2.1 數(shù)字濾波

　　在現(xiàn)實(shí)的工作與實(shí)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(hào)，或多或少的影響到微機(jī)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。所以，我們要想將模擬輸入信號(hào)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(yùn)行原理為經(jīng)過一定的計(jì)算程序?qū)⒉捎玫男盘?hào)進(jìn)行平滑加工，這樣進(jìn)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(hào)的質(zhì)量。數(shù)字濾波有許多的計(jì)算方法，算術(shù)平均法、RC低通數(shù)字器的算法以及滑動(dòng)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(lái)進(jìn)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(jī)抽樣系統(tǒng)上的技術(shù)，他不僅能夠?qū)⒅芷谛愿蓴_進(jìn)行很好的免除，還能夠?qū)㈩l率非常高的隨機(jī)干擾信號(hào)進(jìn)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(gè)技術(shù)的流程圖寫出來(lái)，我們也可以根據(jù)整個(gè)流程圖更加方便快捷的找出能夠與之相對(duì)應(yīng)的程序，這樣的方式能夠?yàn)檎麄€(gè)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(jī)測(cè)控裝置的正常運(yùn)行中，外界的干擾很可能是整個(gè)程序的CPU發(fā)生混亂的情況，而混亂發(fā)生后也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)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(shí)，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(shí)際上是一條引導(dǎo)指令，他能夠?qū)⒉东@的程序強(qiáng)行的引向另一個(gè)指定的地址，這個(gè)地址主要是設(shè)立專門的程序來(lái)進(jìn)行錯(cuò)誤的出錯(cuò)位置處理。軟件陷阱能夠合理適當(dāng)?shù)陌才艜?huì)對(duì)預(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(jì)場(chǎng)所，如果安排不當(dāng)很可能起到與保護(hù)效果相反的作用，其后果將難以預(yù)料。陷阱軟件一般會(huì)安排在以下幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行使用。

　　(1)為經(jīng)過使用的EPROM空間。現(xiàn)今使用的程序儲(chǔ)存器大多數(shù)會(huì)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?yàn)榻窈蟮念~程序擴(kuò)充以及修改提供了相應(yīng)的空間，同時(shí)也是進(jìn)行軟件陷阱安排的最合適場(chǎng)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(jìn)入到這個(gè)區(qū)域，那么軟件陷阱就會(huì)自動(dòng)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(huì)因?yàn)楦蓴_而呈現(xiàn)開放的狀態(tài)，所以如果我們?cè)谙鄳?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(shí)的捕捉回來(lái)，這樣通過適當(dāng)?shù)奶幚碇?，程序就?huì)回到原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)中繼續(xù)運(yùn)作。

　　(3)運(yùn)行程序區(qū)。設(shè)計(jì)程序時(shí)往往會(huì)采用模塊化的設(shè)計(jì)進(jìn)行，也會(huì)采用程序的要求順序進(jìn)行執(zhí)行。根據(jù)這樣的特點(diǎn)，陷阱軟件就可以分別放置在各個(gè)用戶程序以及模塊之間。如果在正常的程序運(yùn)行中這些陷阱指令會(huì)處于不運(yùn)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(yùn)作，從而將程序拉回到正常的運(yùn)行軌道。這個(gè)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(gè)陷阱就足夠處理“跑飛”程序。

　　(4)非EPROM芯片空間。對(duì)于單片機(jī)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，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(lái)，這些未被使用的空間大多數(shù)都會(huì)維持原來(lái)的狀態(tài)。例如MCS―51系列的單片機(jī)，OFFH一般對(duì)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(jìn)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(jì)一個(gè)陷阱。

　　一般我們會(huì)將軟件陷阱設(shè)在一些正常執(zhí)行程序時(shí)執(zhí)行不到的位置，所以這些程序不會(huì)為影響程序的正常運(yùn)行，更不會(huì)影響程序執(zhí)行時(shí)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(huì)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(jì)對(duì)程序的改正有非?？焖俚男ЧＫ晕覀兛梢栽贓PROM的容量能夠允許的情況下，多多的設(shè)計(jì)一些這樣的軟件，這樣才能夠達(dá)到保護(hù)軟件抗干擾的作用以及保護(hù)效果。 　　2.3 軟件“看門狗”

　　如果在程序失控時(shí)，他沒有落入到設(shè)計(jì)好的陷阱中，最后卻落入到一個(gè)臨時(shí)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?cè)谶@時(shí)通常會(huì)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(shí)就是指一種能夠不依賴于CPU系統(tǒng)而能夠獨(dú)立的進(jìn)行工作的技術(shù)，對(duì)于CPU來(lái)說(shuō)，他只是一個(gè)能夠在固定時(shí)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(shí)間發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并將整個(gè)系統(tǒng)拉回到原來(lái)的位置，使其復(fù)位。

　　微機(jī)測(cè)控裝置的應(yīng)用程序一般為循環(huán)運(yùn)行，循環(huán)的時(shí)間也是基本固定的時(shí)間，而“看門狗”技術(shù)就是要對(duì)循環(huán)運(yùn)行的時(shí)間進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)運(yùn)行的時(shí)間增加或者是減少就要在第一時(shí)間確定系統(tǒng)進(jìn)入到死循環(huán)的狀體，最后用強(qiáng)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(shí)現(xiàn)，還可以在軟件中進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，將這個(gè)軟件設(shè)計(jì)在微機(jī)測(cè)控裝置的系統(tǒng)中，不僅可以避免安裝軟件時(shí)所要額外安裝的硬件，還能夠令“跑飛”的程序從斷點(diǎn)處開始執(zhí)行，這樣的處理能夠?yàn)榘错樞蚩刂频南到y(tǒng)帶來(lái)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(jìn)行補(bǔ)救處理。

　　2.4 對(duì)開關(guān)量輸入軟件以及輸出軟件的抗干擾設(shè)計(jì)

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

　　一般重復(fù)輸出的方法都會(huì)運(yùn)用在開關(guān)量輸出軟件抗干擾設(shè)計(jì)中。重復(fù)輸出，主要是指在盡可能短的時(shí)間內(nèi)將開關(guān)量數(shù)據(jù)進(jìn)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(cuò)誤信號(hào)時(shí)，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(cuò)誤動(dòng)作就能夠避免發(fā)生，這些方法對(duì)于所存器輸出的控制信號(hào)都能夠產(chǎn)生非常有效的效果。

　　3 測(cè)控裝置的軟件抗干擾措施

　　對(duì)于500KV的變電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，測(cè)控裝置會(huì)全部安裝在繼電保護(hù)室內(nèi)，連接時(shí)會(huì)利用網(wǎng)絡(luò)與控制臺(tái)，為了保證監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)量精度，我們有必要對(duì)測(cè)控裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行采集的模擬量進(jìn)行數(shù)字濾波，還要對(duì)開關(guān)量的軟件進(jìn)行重復(fù)的檢測(cè)，這樣才能夠減少外界對(duì)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(chǎng)的要求。要想裝置能夠在電力系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境中正常的運(yùn)行，避免裝置在運(yùn)行時(shí)發(fā)生突然死機(jī)以及失控的情況。設(shè)計(jì)裝置時(shí)，我們不僅要加強(qiáng)硬件的抗干擾，還要提升軟件的抗干擾設(shè)計(jì)，這樣才能夠有效地抑制干擾，避免嚴(yán)重后果產(chǎn)生。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　現(xiàn)今，微機(jī)測(cè)控裝置正在大量的運(yùn)用在監(jiān)控系統(tǒng)中，其中抗干擾技術(shù)是整個(gè)裝置設(shè)計(jì)中最重要的一環(huán)，只有在電力系統(tǒng)中確認(rèn)好抗干擾設(shè)計(jì)才能夠?qū)⒄麄€(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)做好，才能夠保證整個(gè)裝置正常的運(yùn)行。尤其是在強(qiáng)大的電磁干擾環(huán)境下，我們要對(duì)運(yùn)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(jì)就成為非常困難以及非常急待解決的問題。實(shí)踐證明，只有在相關(guān)部件以及性能特點(diǎn)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(jìn)行有針對(duì)性的措施，這樣整個(gè)裝置才能夠在穩(wěn)定以及安全的情況下運(yùn)行。

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