硬件設計:輸入輸出接口與過程通道設計接口是計算機與外部設備（部件與部件之間）交換信息的橋梁，它包括輸入接口和輸出接口。接口技術是研究計算機與外部設備之間如何交換信息的技術。過程通道是在計算機和生產過程之間設置的信息傳送和轉換的連接通道，它包括模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、數字量(開關量)輸入通道、數字量(開關量)輸出通道。AI/AO、DI/DO.第2章計算機控制系統的硬件設計技術2.1工控機的總線技術2.1.1總線的定義、層次結構及種類

(1)總線:就是計算機各模塊之間互聯和傳送信息（指令、地址和數據）的一組信號線。

(2)總線可以分為內部總線和外部總線。內部總線:分為片級總線和系統總線。

.片級總線包括數據總線、地址總線、控制總線、I2C總線、SPI總線、SCI總線等；

.系統總線包括ISA總線、EISA總線、VESA總線、PCI總線、PCI-E總線等。外部總線：包括RS-232C、RS-485、IEEE-488、USB等總線。另外，在工業控制中，還定義了其它總線，如：VME、STD、PC-104、CompactPCI等。PC/ISA總線簡介:

1981年，PC/XTPC總線62線；

1984年，PC/ATPC總線98(62+36)線；

1987年，IEEEISA總線98(62+36)線；ISA信號線定義:

（IndustryStandardArchitecture）ISA信號線工業控制機的組成結構及特點ISA-板卡PCI總線簡介:PCI(PeripheralComponentInterconnect)是美國SIG集團推出的64位總線。該總線的最高總線頻率為33MHz，數據傳輸率為80Mb/s(峰值傳輸率為133Mb/s)。工業控制機的組成結構及特點PCI-板卡PCI總線信號定義:

總引腳數120條（包含電源、地、保留引腳等）。主控設備49條，目標設備47條，可選引腳51條（主要用于64位擴展、中斷請求、高速緩存支持等）.工業控制機的組成結構及特點其它總線簡介:1.PC/104總線

2.PC/104plus總線

3.STD總線

(1)STD總線信號

(2)STD32總線1.3工業控制機的組成結構及特點2.外部總線外部總線，就是計算機與計算機之間或計算機與其它智能設備之間進行通信的連線。主要包括：RS-232C、USB等總線。1.3工業控制機的組成結構及特點

（1）RS-232C串行通信總線通信距離不大于15米;傳送信號的速率不大于20kbps;總線信號采用負邏輯,邏輯“1”電平為－15V～－5V，邏輯“0”電平為+5V～＋15V，其中－5V～＋5V用作信號狀態的變遷區。

RS-232C電平轉換及接口電路：

（2）USB串行通信總線

a.具有熱插拔功能

b.USB采用“級聯”方式連接各個外部設備（可連127個外設/5m）

c.適用于低速外設連接(傳送速度12Mb/s)1.3工業控制機的組成結構及特點2.1.2系統總線簡介1.PC/ISA總線2.PCI總線PCI總線的主要性能其它性能PCI(PeripheralComponentInterconnect)是美國SIG(SpecialInterestGroupofAssociationforComputerMachinery)集團推出的64位總線。該總線的最高總線頻率為33MHz，數據傳輸率為80Mb/s(峰值傳輸率為133Mb/s)。2.PCI總線主控設備49條，目標設備47條，可選引腳51條（主要用于64位擴展、中斷請求、高速緩存支持等），總引腳數120條（包含電源、地、保留引腳等）。3.PCI-E總線PCI-E（PCI-Express）是第三代總線接口傳輸技術。PCI-E保持與傳統PCI的軟件兼容性，但是將物理總線代替成為一個高速（2.5Gb/s）的串行總線。因為這種體系結構發生了改變，所以插槽本身并不兼容。但是，在PCI向PCIExpress的過渡過程中，大部分計算機主板將既提供PCI插槽又提供PCIExpress插槽。具有較少信道插槽的設備可以“向上插入”至主板上具有較多信道的插槽，從而提高硬件的兼容性和靈活性。但是，“向下插入”至較少信道的插槽是不支持的。PCI-E總線與PCI總線相比具有的主要技術優勢

①是串行總線，進行點對點傳輸，每個傳輸通道獨享帶寬。②PCI-E總線支持雙向傳輸模式和數據分通道傳輸模式。其中數據分通道傳輸模式即PCI-E總線的x1、x2、x4、x8、x12、x16和x32多通道連接，x1單向傳輸帶寬即可達到250MB/s，雙向傳輸帶寬更能夠達到500MB/s，這已不是PCI總線所能相比的了。③PCI-E總線充分利用先進的點到點互連、基于交換的技術、基于包的協議來實現新的總線性能和特征。電源管理、服務質量、熱插拔支持、數據完整性、錯誤處理機制等也是PCI-E總線所支持的高級特征。④與PCI總線良好的繼承性，可以保持軟件的繼承和可靠性。PCI-E總線關鍵的PCI特征，比如應用模型、存儲結構、軟件接口等與傳統PCI總線保持一致，但是并行的PCI總線被一種具有高度擴展性的、完全串行的總線所替代。⑤PCI-E總線充分利用先進的點到點互連，降低了系統硬件平臺設計的復雜性和難度，從而大大降低了系統的開發制造設計成本，極大地提高系統的性價比和健壯性。系統總線帶寬提高同時，減少了硬件PIN的數量，硬件的成本直接下降。PCI-E總線硬件協議

PCI-E的連接是建立在一個雙向的序列的(1-bit)點對點連接基礎之上，這稱之為“傳輸通道”。PCI-E是一個多層協議，由一個交換層、一個數據鏈接層和一個物理傳輸層構成。物理層又可進一步分為邏輯子層和電氣子層。邏輯子層又可分為物理代碼子層（PCS）和介質訪問控制子層(MAC)。4.其它總線簡介(1)PC/104總線

(2)PC/104plus總線

(3)STD總線2.1.3串行外部總線簡介1.RS-232RS-232-C是美國電子工業協會EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一種串行物理接口標準。RS是英文“推薦標準”的縮寫，232為標識號，C表示修改次數。目前RS-232是PC機與通信工業中應用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標準。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。RS-232物理連接特性RS-232-C接口連接器一般使用型號為DB-9插頭座，通常插頭在DCE端，孔插座在DTE端。PC機的RS-232為9芯針插座。一些設備與PC機連接的RS-232接口，因為不使用對方的傳送控制信號,因而工業控制的RS-232口一般只使用三條接口線,即"發送數據TXD"、"接收數據RXD"和"信號地GND"。RS-232傳輸線采用屏蔽雙絞線。RS-232電氣標準---（1）電氣信號基準狀態-15V＜V1＜-3V+3V＜V1＜+15V邏輯狀態10信號條件傳號（MARK）空號（SPACE）功能OFFONRS-232電氣標準—接口的電氣特性典型的RS-232信號在正負電平之間擺動，在發送數據時，發送端驅動器輸出正電平在+5～+15V，負電平在-5～-15V電平。接收器典型的工作電平在+3～+12V與-3～-12V。由于發送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。RS-232是為點對點（即只用一對收、發設備）通訊而設計的，其驅動器負載為3～7kΩ。所以RS-232適合本地設備之間的通信。RS-232電氣轉換標準接口RS-232-C電平與TTL/CMOS電平不兼容，故兩者連接時，必須進行電平轉換。以MC1488/MC1489作為收/發轉換2.1.3串行外部總線簡介2.USB總線（1）具有熱插拔功能（2）USB采用“級聯”方式連接各個外部設備（3）適用于低速外設連接2.2總線接口擴展技術2.2.1系統總線接口擴展技術

1.I/O端口及I/O操作（1）數據端口（2）狀態端口（3）命令端口

2.I/O端口編址方式（1）統一編址（2）獨立編址

3.I/O端口地址譯碼技術（1）三種譯碼方式

1）線選法

2）全譯碼法

3）部分譯碼（2）I/O端口地址譯碼電路信號使用A0～A9、IOW、IOR等信號組合。利用AEN信號控制非DMA傳送。3.I/O端口地址譯碼技術（1）固定地址譯碼AEN

（2）開關選擇譯碼4.總線端口擴展1.板選譯碼與板內譯碼2.總線驅動及邏輯控制3.端口及其讀寫控制a）不平衡驅動非差分接收電路MC1488MC1489圖2-8電氣接口電路MC3487MC3486b）平衡驅動差分接收電路

（1）平衡和不平衡傳輸方式

2.2.2外部總線接口擴展技術2.RS-422A/RS-485DRDRa）DRDR使能RXDTXD使能RXDTXDb）圖2-9a)RS-422A兩點傳輸電路b)RS—485兩點傳輸電路RXDRXDTXDTXDTTLTTLTTLTTL計算機甲計算機乙圖2-10RS-232C/422A轉換傳輸示意圖RS232/RS422轉換RS232/RS422轉換RS422RS232RS2323.RS-485多點互連RDDRRDDR············使能端使能端使能端使能端圖2-11RS-485聯網示意圖2.3輸入輸出接口與過程通道設計原理數字量輸入輸出接口技術

1.數字量輸入接口2.數字量輸出接口

匯編：MOVDX,220HMOVAL,8FHINAL,DXMOVDX,221HOUTDX,ALC語言：a=inportb(0x220)outportb(0x221,0x8f)2.3.1數字量輸入接口與過程通道1.數字量輸入通道的結構2.輸入調理電路

(1)小功率輸入調理電路

(2)大功率輸入調理電路2.3.2數字量輸出接口與過程通道1.數字量輸出通道的結構2.輸出驅動電路

(1)小功率直流驅動電路①功率晶體管輸出驅動繼電器電路②達林頓陣列輸出驅動繼電器電路MC14162.輸出驅動電路

(2)大功率交流驅動電路

固態繼電器（SSR）2.3.3模擬量輸入接口與過程通道1.模擬量輸入通道的組成

由五部分組成。2.信號調理電路

信號調理電路：主要通過非電量的轉換、信號的變換、放大、濾波、線性化、共模抑制及隔離等方法，將非電量和非標準的電信號轉換成標準的電信號。（1）非電信號的檢測——不平衡電橋熱敏電阻三線制接線圖熱敏電阻測量電橋電路（2）信號放大電路

1)基于ILC7650的前置放大電路ILC7650特點失調電壓（Von）為0.7uV；失調電壓平均溫度系數（ΔVOS/ΔT）為0.01uV/℃；輸入電流（I0）為35uA；輸入電阻（Ri）為1012Ω；輸出電壓擺幅為-4.85～+4.95V；共模抑制比（CMRR）為130dB；單位增益帶寬為2MHz；放大器增益可以設置為=1～500倍；輸出電壓精度≤0.2%；輸出噪聲≤5mV。2）AD526可編程儀用放大器AD526是可通過軟件對增益進行編程的單端輸入的儀用放大器，器件本身所提供的增益是xl、x2、x4、x8、x16等五擋。

AD526可以在透明與鎖存兩種模式下工作。（表2-5提供狀態表）透明模式是13腳CLK端接地。鎖存模式是CLK內邏輯信號提供。（2）I/V變換（1）無源I/V變換

（2）有源I/V變換3.多路轉換器

多路轉換器又稱多路開關，多路開關是用來切換模擬電壓信號的關鍵元件。常用的多路開關有CD4051（或MC14051）、AD7501、LF13508等

圖2-27CD4051原理圖4.采樣、量化及采樣／保持器（1）信號的采樣（2）量化所謂量化，就是采用一組數碼(如二進制碼)來逼近離散模擬信號的幅值，將其轉換為數字信號。將采樣信號轉換為數字信號的過程稱為量化過程，執行量化動作的裝置是A/D轉換器。

（3）采樣保持器1)孔徑時間和孔徑誤差的消除孔徑時間、孔徑誤差孔徑誤差的消除2)采樣保持原理

3）常用的采樣保持器常用的集成采樣保持器有LF398、AD582等，LF398的采樣控制電平為“1”，保持電平為“0”，AD582相反。引腳排列如下圖所示。5.A/D轉換器及其接口技術（1）8位A/D轉換器ADC0809(1)8通道模擬開關及通道選擇邏輯

(2)8位A/D轉換器

(3)三態輸出鎖存緩沖器（2）12位A/D轉換器AD574A

(1)12位A/D轉換器

(2)三態輸出鎖存緩沖器

(3)控制邏輯表2-5AD574A/1674邏輯真值表R/12/CEA0工作狀態0××××禁止×1×××禁止100×0啟動12位轉換100×1啟動8位轉換101接+5V×12位并行輸出有效101接地0高8位并行輸出有效101接地1低4位加上尾隨4個0有效(3)AD574A/1674與PC總線工業控制機接口A/D轉換的子程序段如下：（1）啟動子程序

ADSTART:MOVDX，BASE+0OUTDX，ALNOPRET（2）讀數子程序

ADREAD:MOVDX，BASE+2 INAL，DXMOVAH，ALMOVDX，BASE+3INAL，DXRET

假設片選信號有效時，高位地址為BASE，則12位A/D啟動控制端口地址為BASE+0，A/D數據輸出高8位端口地址為BASE+2，低4位端口地址為BASE+3。2.3.4模擬量輸出接口與過程通道1模擬量輸出通道的結構型式

(1)一個通道設置一個數/模轉換器的形式

(2)多個通道共用一個數/模轉換器的形式2.D/A轉換器及其接口技術(1)8位D/A轉換器接口及編程(2)12位D/A轉換器接口及編程

12位=高8位+低4位3.單極性與雙極性電壓輸出電路4.V/I變換(1)集成V/I轉換器ZF2B20(2)集成V/I轉換器AD6942.4基于系統總線的計算機控制系統硬件設計2.4.1基于系統總線的硬件設計方案1.數字（開關）量輸入/輸出通道模板舉例研華PCL-730板卡組成框圖2.4.2系統總線板卡程序設計舉例(基地址設為220H)：PCL-730板卡的開關量輸入/輸出都只需要二條指令就可以完成。C語言程序如下：outportb(0x220，Ox55)；//奇數通道輸出低電平，低8位。outportb(Ox221，0x55)；//奇數通道輸出低電平，高8位。inportb(Ox220)；//輸入通道0~7的電平狀態。inportb(Ox221)；//輸入通道8~15的電平狀態。匯編語言程序如下：MOVDX，220HMOVAL，55HOUTDX，ALMOVDX，221HOUTDX，ALMOVDX，220HINAL，DXMOVAH，ALMOVDX，221HINAL，DX2.模擬量輸入通道模板舉例圖2-48PCL-813B數據采集卡組成框圖PCL-813B的寄存器地址

寄存器地址：基地址+偏移量寄存器格式：2.程序設計舉例

PCL-813BA/D轉換基于查詢方式，由軟件觸發。A/D轉換器被觸發后，利用程序檢查A/D狀態寄存器的數據準備位（DRDY）。如果檢測到該位為“1”，則A/D轉換正在進行。當A/D轉換完成后，該位變為低電平，此時轉換數據可由程序讀出。PCL-813B是臺灣研華公司生產的數據采集卡，單端32通道，光電隔離。AD574/1674。3.模擬量輸出通道模板舉例圖2-49PCL-726板卡組成框圖寄存器格式寄存器的地址分配表2.D/A轉換程序流程

3.程序設計舉例2.5基于外部總線的計算機控制系統硬件技術本節主要介紹基于外部總線的計算機控制系統硬件技術。計算機控制系統硬件設計常用外部總線RS-232C、USB或外部擴展總線RS-485、RS-422。在工業控制方面，RS-485總線由于平衡差分傳輸特性具有的干擾性好、傳輸距離遠、互聯方便等特點，非常適合于組成工業級的多機通信系統并得到了廣泛的應用。2.5基于外部總線的計算機控制系統硬件技術

基于RS-485的分布式測控系統結構圖基于外部總線RS-485可構成主從分布式測控系統。IPC作為測控系統主站，并配有RS-232/485轉換器，實現對系統的監控與管理?？删幊炭刂破鳎≒LC）、智能調節器、智能遠程I/O模塊等裝置大都具有RS-485總線，可作為測控系統的從站，實現控制功能。（1）基于IPC+RS-232/RS-485轉換模塊的硬件設計方案2.5.1基于外部總線的硬件設計方案圖2-50基于RS-232/RS-485轉換模塊的硬件設計方案可編程控制器RS-485…轉換器RS-232RS-485其它智能裝置智能I/O模塊智能調節器RS-485RS-485RS-485IPC（2）基于IPC+ISA/PCI/PCI-E總線RS-485卡的硬件設計方案圖2-51基于RS-485總線擴展卡的硬件設計方案可編程控制器RS-485…RS-485總線擴展卡RS-485其它智能裝置智能I/O模塊智能調節器RS-485RS-485RS-485IPC系統總線2.5.2遠程I/O模塊1.ADAM-4000系列模塊

ADAM4000系列模塊的功能特點：

(1)遠端可編程輸入范圍

(2)內置看門狗

(3)網絡配置靈活

(4)可選的獨立控制策略

(5)模塊化的工業設計

(6)滿足工業環境的需要2.ADAM-5000系列

ADAM-5000系列具有以下功能特點：

(1)系統設計靈活

(2)系統維護及故障處理

(3)易于安裝及組網

(4)數據采集及控制

(5)三端隔離

(6)看門狗定時器

(7)內置診斷器

(8)遠程配置

(9)能獨立于PC主機進行ON/OFF控制（1）模塊選擇與組成研華4000系列模塊組成，有8通道16位差分模擬量輸入模塊ADAM-4017+、2通道32位計數器模塊ADAM-4080D、7通道數字量輸入與8通道數字量輸出模塊ADAM-4050、4通道模擬量輸出模塊ADAM-4024。通訊模塊ADAM-4520，它是隔離的RS-232與RS-485轉換的模塊，完成RS-485總線的信號轉到

RS-232，由計算機通過RS-232口進行采集和控制。3.典型ADAM-4000系列I/O模塊舉例（2）ADAM模塊遠程通信計算機與ADAM4000模塊之間的數據交換有三個步驟。1）設備要求傳送數據時，計算機會傳送一個字符串過去。此字符串的第一個字符是前導符，在前導符之后的是地址，地址之后是要設備解讀的命令或數據。2）當設備收到要求字符串，并經判讀確定后，便會送出計算機所要求的數據。數據被送出時會在其之前加上前導符與地址。3）計算機收到設備傳送回來的字符串后，進行檢查，當檢查完成后，回送一個確定的字符串給設備，以說明計算機已成功收到字符串；而若傳送失敗，計算機也在此回送的字符串中要求設備重發數據。3.典型ADAM-4000系列I/O模塊舉例計算機與ADAM4000模塊之間的數據交換的三個步驟ADAM4520要求第一段字符串接收第二段字符串確認第三段字符串

計算機與ADAM4000模塊之間的數據交換ADAM4000模塊RS-232RS-485總線3.典型ADAM-4000系列I/O模塊舉例（3）通信協議兩種通信協議，其一是通過使用特定的字符來執行通信控制功能，稱之為面向字符的數據通信協議；其二是通過定義各字段長度、位置及作用來實現通信控制功能，所以稱之為面向位流(比特)的數據通信協議，如高速數據鏈路控制協議HDLC(HighLevelDataLinkControl。后者比前者的通信效率高，適用于通信數據量較大的工業控制網絡或DCS系統。面向字符協議具有簡單明了的特點，又有比較長的使用歷史及廣泛的應用范圍，所以對于通信速率要求不高，采用主從結構的中小型工業控制網絡，使用面向字符協議具有一定優勢。目前，工業微機、調節儀表、中小型PLC和智能遠程I/O子系統等標準化的工業控制設備都支持或部分支持面向字符協議。3.典型ADAM-4000系列I/O模塊舉例（4）通信實現方法計算機與具有串行通信接口的設備實現通信的方法有三種：第一種是直接端口訪問，實時性強，但界面編寫麻煩，需要了解底層硬件的詳細信息，不支持windows2000及以上操作系統，實際工程中一般不采用；第二種是調用MSCOMM控件，編程方便，具有更完善的發送和接收功能；第三種是調用WINDOWSAPI函數,使用WINDOWS提供的通信函數編寫應用程序，要求對WINDOWSAPI函數有深入了解，編程較難，但程序可移植性強。返回3.典型ADAM-4000系列I/O模塊舉例通過計算機讀取兩塊ADAM-4017共16個通道的模擬量輸入值，輸入模擬量信號為1～5V，量程為0℃～200℃，模塊返回值為工程量(電壓值)，使用COMl和ADAM-4017通訊，結果存放在數組通道l中。使用TC2.0編程語言，采用直接端口訪問方式實現計算機與模塊的數據通信。3.典型ADAM-4000系列I/O模塊舉例假設模塊已經按題意要求配置好和接好現場輸入信號，則其編程步驟如下：①初始化COMl，8位數據、無校驗、1位停止位，9600bps；②以ASCII碼形式發送命令“#AAN(cr)”；③讀返回結果的起始標志“>”；④讀返回數據，直到收到結束標志；⑤拼裝數據，返回結果。3.典型ADAM-4000系列I/O模塊舉例2.5.3其他測控裝置

1.智能調節器（1）硬件構成（2）軟件構成數字調節器的軟件包括以下幾部分：

(1)監控管理程序

(2)應用程序2.可編程序控制器(PLC)(1)PLC的硬件結構(2)PLC的軟件結構可編程控制器的軟件可分為系統軟件、編程軟件和應用軟件三部分。（1）系統軟件（2）編程軟件（3）應用軟件3.運動控制器1.運動控制器分類

(1)基于計算機標準總線的運動控制器

(2)Soft型開放式運動控制器

(3)嵌入式結構的運動控制器2.變頻器2.6硬件抗干擾技術2.6.1過程通道抗干擾技術2.6.2CPU抗干擾技術2.6.3系統供電與接地技術干擾:就是有用信號以外的噪聲或造成計算機設備不能正常工作的破壞因素?？朔蓴_的措施：硬件措施，軟件措施，軟硬結合的措施干擾的來源：外部干擾和內部干擾。

外部干擾:主要是空間電或磁的影響，環境溫度、濕度等氣象條件。

內部干擾:主要是分布電容、分布電感引起的耦合感應，電磁場輻射感應，長線傳輸的波反射，多點接地造成的電位差引起的干擾，寄生振蕩引起的干擾，甚至元器件產生的噪聲。

分布電容：除電容器外，由于電路的分布特點而具有的電容叫分布電容。

分布電感：由于導線布線和元器件的分布而存在的電感叫分布電感

。根據電感器的頻率特性，由于分布電感的數值一般不大，在低頻可以不考慮分布電感的影響，但對于高頻交流電路，分布電感的影響就不能忽略.2.6.1過程通道抗干擾技術1.串模干擾及其抑制方法

(1)串模干擾所謂串模干擾是指疊加在被測信號上的干擾噪聲。也稱為常態干擾。

（2）串模干擾的抑制方法

①采用低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器。

一般情況下，串模干擾均比被測信號變化快，故常用二級阻容低通濾波網絡作為模/數轉換器的輸入濾波器。當被測信號變化較快時，應相應改變網絡參數，以適當減小時間常數。

②當尖峰型串模干擾成為主要干擾源時，用雙積分式A/D轉換器可以削弱串模干擾的影響。若干擾信號是周期性的而積分時間又為信號周期或信號周期的整數倍，則積分后干擾值為零，對測量結果不產生誤差。③對于串模干擾主要來自電磁感應的情況下，對被測信號應盡可能早地進行前置放大，從而達到提高回路中的信號噪聲比的目的；或者盡可能早地完成模/數轉換或采取隔離和屏蔽等措施。④從選擇器件入手，利用邏輯器件的特性來抑制串模干擾。⑤采用雙絞線減少電磁感應，并且使各個小環路的感應電勢互相呈反向抵消。選用帶有屏蔽的雙絞線或同軸電纜做信號線，且有良好接地，并對測量儀表進行電磁屏蔽。2．共模干擾及其抑制方法

（1）共模干擾

共模干擾是指模/數轉換器兩個輸入端上公有的干擾電壓。共模干擾也稱為共態干擾。被測信號Us的參考接地點和計算機輸入信號的參考接地點之間往往存在著一定的電位差Ucm。

共模干擾示意圖單端對地輸入和雙端不對地輸入

對于存在共模干擾的場合，不能采用單端對地輸入方式，因為此時的共模干擾電壓將全部成為串模干擾電壓，如左圖所示。所以必須采用雙端輸入不對地方式，如右圖所示。

ZS、ZS1、ZS2為信號源US的內阻抗，ZC、ZC1、ZC2為輸入電路的輸入阻抗。共模干擾電壓Ucm對兩個輸入端形成兩個電流回路，每個輸入端A和B的共模電壓和兩個輸入端之間的共模電壓分別為：

為了衡量一個輸入電路抑制共模干擾的能力，常用共模抑制比CMRR(CommonModeRejectionRatio)來表示，即

Ucm是共模干擾電壓，Un是Ucm轉化成的串模干擾電壓。顯然，對于單端對地輸入方式，由于Un=Ucm，所以CMRR=0，說明無共模抑制能力。對于雙端不對地輸入方式來說，由Ucm引入的串模干擾Un越小，CMRR就越大，所以抗共模干擾能力越強。(2)共模干擾的抑制方法①變壓器隔離利用變壓器把模擬信號電路與數字信號電路隔離開來，也就是把模擬地與數字地斷開，以使共模干擾電壓Ｕcm不成回路，從而抑制了共模干擾。另外，隔離前和隔離后應分別采用兩組互相獨立的電源，切斷兩部分的地線聯系。

②光電隔離

③浮地屏蔽

采用浮地輸入雙層屏蔽放大器來抑制共模干擾。這是利用屏蔽方法使輸入信號的“模擬地”浮空，從而達到抑制共模干擾的目的。④采用儀表放大器提高共模抑制比儀表放大器具有共模抑制能力強、輸入阻抗高、漂移低、增益可調等優點，是一種專門用來分離共模干擾與有用信號的器件。儀表放大器將兩個信號的差值放大。抑制共模分量是使用儀表放大器的唯一原因。

AD620（低功耗，低成本，集成儀表放大器），還有AD623等等.3.長線傳輸干擾及其抑制方法(1)長線傳輸干擾①長線的“長”是相對的；②信號在長線中傳輸遇到三個問題：一是長線傳輸易受到外界干擾，二是具有信號延時，三是高速度變化的信號在長線中傳輸時，還會出現波反射現象。波反射現象：阻抗不連續，信號在傳輸線末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒有，信號在這個地方就會引起反射。這種信號反射的原理，與光從一種媒質進入另一種媒質要引起反射是相似的。消除這種反射的方法，就必須在電纜的末端跨接一個與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻，使電纜的阻抗連續。(2)長線傳輸干擾的抑制方法

采用終端阻抗匹配或始端阻抗匹配，可以消除長線傳輸中的波反射或者把它抑制到最低限度。雙絞線與同軸電纜.

雙絞線的波阻抗一般在100至200Ω之間，絞花越密，波阻抗越低。①終端匹配：②始端匹配：2.6.2主機抗干擾技術計算機控制系統的CPU抗干擾措施：①Watchdog(俗稱看門狗)②電源監控(掉電檢測及保護)③復位MAX1232微處理器監控電路給微處理器提供輔助功能以及電源供電監控功能。

MAX1232通過監控微處理器系統電源供電及監控軟件的執行，來增強電路的可靠性，它提供一個反彈的(無鎖的)手動復位輸入。另外常用的集成電路還有X5045、IMP813等。1．MAX1232的結構原理

MAX1232引腳圖MAX1232內部原理圖2．MAX1232的主要功能(1)電源監控(2)按鈕復位輸入(3)監控定時器(Watchdog)(1)電源監控

電壓檢測器監控Vcc。每當Vcc低于所選擇的容限時(5%容限時的電壓典型時為4.62V，10%容限時的電壓典型時為4.37V)就輸出并保持復位信號。選擇5%的容許極限時，TOL端接地；選擇10%的容許極限時，TOL端接Vcc。當Vcc恢復到容許極限內，復位輸出信號至少保持250ms的寬度，才允許電源供電并使微處理器穩定工作。(2)按鈕復位輸入MAX1232的PBRST端靠手動強制復位輸出，該端保持tPBD是按鈕復位延遲時間，當PBRST升高到大于一定的電壓值后，復位輸出保持至少250ms的寬度。

一個機械按鈕或一個有效的邏輯信號都能驅動PBRST，無鎖按鈕輸入至少忽略了1ms的輸入抖動，并且被保證能識別出20ms或更大的脈沖寬度。該PBRST在芯片內部被上拉到大約100μA的Vcc上，因而不需要附加的上拉電阻。(3)監控定時器(Watchdog)

用于因干擾引起的系統“飛程序”等出錯的檢測和自動恢復。微處理器用一根I/O線來驅動輸入ST，微處理器必須在一定時間內觸發ST端(其時間取決于TD)，以便來檢測正常的軟件執行。如果一個硬件或軟件的失誤導致沒被觸發，在一個最小超時間間隔內，ST的觸發只能被脈沖的下降沿作用，這時MAX1232的復位端輸出至少保持250ms的寬度。監控電路MAX1232的典型應用2.6.3系統供電與接地技術

1．供電技術2．接地技術1．供電技術(1)供電系統的保護措施(2)電源異常的保護措施計算機控制系統的供電不允許中斷，一旦中斷將會影響生產。為此，可采用不間斷電源UPS。電池充電器交流穩壓器電池組逆變器控制