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3 系统硬件抗干扰设计

在硬件电路的干扰主要有信号线相互之间的串扰，多点接地造成的电位差，寄生震荡，元件热噪声，触点电势的影响，相邻回路之间的耦合，数字地和模拟地的影响等。本系统中主要在以下的几个方向进行具体的硬件抗干扰设计。

3. 1 电源

电源的抗干扰设计是系统硬件抗干扰的关键。电源做得好，整个电路的抗干扰就解决了一大半。因采集单元和控制单元的功耗较小，对于需求的12V、5V、3. 3V 的直流电源都选用高性能的常用直流电压转换芯片实现。且对三级电压需求逐级串联用极性电容稳压，这样得到的3. 3V 稳压电源性能更好。系统选用的工作电压需求在2. 7V - 3. 6V 的单片机提供高质量直流电源，以减少电源噪声对单片机的干扰。结构如图4所示。

图4 电源结构图

3. 2 接口电路

接口电路的抗干扰，主要是抑制干扰源，即尽可能减少干扰源的du /dt 和di /dt。减小du /dt 最有效的方法是在干扰源的两端并联电容，而减小di /dt 则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管等。

( 1) A/D 输入通道

A/D 输入通道并接RC 吸收电路，以消除干扰源的du /dt 影响。因采集单元的A/D 转换基准电压选用3. 3v。设计时使用二极管分别接通3. 3v 和大地以进行限幅保护。通过接地以获得准确的测量值。具体电路如图5 所示。

图5 A/D 转换接口电路

( 2) 继电器控制输出

控制继电器应消除线圈断开时的反电势干扰，系统设计使用光耦隔离来抑制继电器可能引发干扰的侵入。光电耦合是一种光电结合器件，输入端是发光器件( 发光二机管) ，输出端由光接受器件( 光敏三极管)组成。当工作电流达到发光二极管工作电流时，二极管将电信号转换成光信号，光敏三极管接收发光二极管发出的光信号，并将它转换成电信号，整个传输过程是通过一种电—光—电的转换完成的，在电路上是完全隔离的。系统设计继电器隔离通道如图6 所示。

图6 继电器隔离通道

关键词： 智能控制 温室 实现 单片机 硬件