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和大家共享單片機(jī)抗干擾設(shè)計(jì)的好文獻(xiàn) |
| 作者：liguilin 欄目：單片機(jī) |
智能電表的抗干擾設(shè)計(jì) 天津輕工業(yè)學(xué)院96信箱(天津 300222) 嚴(yán)新忠 [摘要]本文通過(guò)智能電表受電網(wǎng)干擾的實(shí)例,解決的方法, 揭示了單片機(jī)受干擾的機(jī)理,介紹了如何驗(yàn)證各種抗干擾措施的效果, 給出了智能電表有效的抗干擾方案。[關(guān)鍵詞]智能電表 單片機(jī) 引言智能電表要求長(zhǎng)年連續(xù)的掛網(wǎng)運(yùn)行,運(yùn)行中出現(xiàn)的任何異�，F(xiàn)象(比如數(shù)據(jù)亂、死機(jī)等) 均要求智能電表能自動(dòng)恢復(fù)正常工作,其抗干擾要求很高。在智能電表的研制初期, 我們發(fā)現(xiàn)這么一種現(xiàn)象:電表帶上電感性負(fù)載(比如電扇)時(shí),在電扇快速插拔的瞬間, 容易導(dǎo)致智能電表單片機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失和死機(jī)。電扇僅是普通家電,電網(wǎng)連接著千家萬(wàn)戶, 如果從設(shè)計(jì)上不能把智能電表的抗干擾問(wèn)題解決好,后果會(huì)很?chē)?yán)重。 2 硬件上的抗干擾措施電感性負(fù)載的快速切換為什么會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)數(shù)據(jù)亂和死機(jī)? 又如何加以解決?2.1分析受干擾時(shí)的電源電壓波形在電感性負(fù)載快速切換的同時(shí), 觀察電源電壓各點(diǎn)的波形包括變壓器次極、整流后電壓和穩(wěn)壓后電壓波形。 發(fā)現(xiàn)電壓波形上有一些干擾脈沖(窄脈沖)。經(jīng)過(guò)反復(fù)的觀察,我們得到以下3條規(guī)律:(1) 窄脈沖的幅度較小時(shí),對(duì)單片機(jī)沒(méi)有什么影響。(2)窄脈沖的幅度較大時(shí)會(huì)引起單片機(jī)復(fù)位。 (3)窄脈沖的幅度較大且在瞬間有很多窄脈沖時(shí),會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)數(shù)據(jù)亂和死機(jī)。 在變壓器一次側(cè)采取Л型濾波的方法,對(duì)高頻干擾起作用,但對(duì)幾百赫茲以內(nèi)的干擾作用很小。 增加變壓器的容量,能使干擾脈沖的數(shù)量和幅度有所減少,但實(shí)際電網(wǎng)的干擾強(qiáng)度可能很大, 而變壓器的容量要受到智能電表空間的限制,變壓器不能太大�！ � 以上的分析表明:對(duì)來(lái)自電網(wǎng)的干擾采取硬堵的辦法收效不大。 因此要采取容錯(cuò)措施。 2.2電源監(jiān)測(cè)電路使用電源監(jiān)測(cè)電路ＴＬ7705的目的就是當(dāng)電源電壓出現(xiàn)干擾脈沖時(shí)產(chǎn)生一 個(gè)復(fù)位信號(hào)使單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)。在電路給定的參數(shù)下,ＴＬ7705監(jiān)視電壓的臨界值是4.75Ｖ ,復(fù)位脈沖的寬度約28ｍｓ。電源監(jiān)測(cè)電路的采用可以明顯減少ＥＥＰＲＯＭ數(shù)據(jù)被沖和單片機(jī) 死機(jī)的幾率。然而ＴＬ7705本身有一定的故障捕獲時(shí)間[1],而干擾脈沖的各種可能性又 都存在,實(shí)際的測(cè)試也反映出來(lái),在抗電網(wǎng)干擾上,僅僅采用電源監(jiān)測(cè)這一種措施是不夠的。 2.3看門(mén)狗電路看門(mén)狗電路實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)單穩(wěn)電路。當(dāng)程序正常運(yùn)行時(shí),單片機(jī)定時(shí)給單 穩(wěn)電路輸入觸發(fā)信號(hào),使單穩(wěn)輸出保持暫穩(wěn)態(tài);當(dāng)受到干擾,程序運(yùn)行異常時(shí),單片機(jī)不能給 觸發(fā)信號(hào),單穩(wěn)輸出回到穩(wěn)態(tài)引起單片機(jī)硬件復(fù)位。ＰＩＣ16Ｃ57單片機(jī)內(nèi)部含有看門(mén)狗電路 [2],此外它還有廉價(jià)的ＯＴＰ封裝,體積大小比較合適,功耗極小等優(yōu)點(diǎn),在批量化的智能儀表 中得到了廣泛的應(yīng)用。看門(mén)狗電路不僅對(duì)來(lái)自電網(wǎng)方面的干擾起作用,而且對(duì)來(lái)自空間等其它 方面的干擾也起作用。然而如果沒(méi)有電源監(jiān)測(cè)電路,只有看門(mén)狗電路,在電網(wǎng)干擾下,即便不帶 電感性負(fù)載,當(dāng)電源快速合閘時(shí),也有可能導(dǎo)致單片機(jī)死機(jī)。一塊表做幾百次實(shí)驗(yàn)有可能發(fā)現(xiàn)不 了一次異常,可是幾百只表同時(shí)校驗(yàn)時(shí)有可能很容易出現(xiàn)異常,因此實(shí)驗(yàn)時(shí)遇到一次異常也不應(yīng) 輕易放過(guò)。采用了看門(mén)狗電路和電源監(jiān)視電路后,死機(jī)現(xiàn)象得到了有效地克服,但是單片機(jī)數(shù)據(jù) 亂的可能依然存在。3 軟件上的抗干擾措施3.1數(shù)據(jù)被沖的原因?yàn)榱吮ＷC在掉電時(shí)以及在因干 擾導(dǎo)致單片機(jī)復(fù)位時(shí),智能電表中的主要數(shù)據(jù)和參數(shù)不丟失,采用了ＥＥＰ ＲＯＭ器件。 24Ｃ02是一種成本低體積小的串行ＥＥＰ ＲＯＭ。ＥＥＰＲＯＭ中的數(shù)據(jù)被沖必將導(dǎo)致智 能電表數(shù)據(jù)亂。那么ＥＥＰＲＯＭ中的數(shù)據(jù)被沖的原因又是什么呢? 看門(mén)狗起作用正說(shuō) 明程序計(jì)數(shù)器內(nèi)容被破壞,因此其它寄存器(或片內(nèi)ＲＡＭ)的內(nèi)容也同樣有可能被破壞,這可 能導(dǎo)致把一個(gè)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)寫(xiě)入ＥＥＰＲＯＭ中。為了驗(yàn)證這一點(diǎn),我們分析了ＥＥＰＲＯＭ被 沖前后的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)ＥＥＰＲＯＭ的數(shù)據(jù)錯(cuò)了,但數(shù)據(jù)格式并沒(méi)有錯(cuò)。這說(shuō)明硬件上加了電源監(jiān) 測(cè)電路之后,ＥＥＰ ＲＯＭ數(shù)據(jù)因干擾遭到破壞的機(jī)理是由于寄存器內(nèi)容丟失、程序執(zhí)行了錯(cuò) 誤的操作引起的。3.2對(duì)寄存器中的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行備份比如電表的圈數(shù)這個(gè)重要數(shù)據(jù)可以以原碼 和反碼兩種形式在寄存器中暫存,在向ＥＥＰＲＯＭ保存圈數(shù)之前,先檢查原碼和反碼是否相符, 不符則不保存。3.3對(duì)寄存器的狀態(tài)不斷地進(jìn)行監(jiān)測(cè)和自恢復(fù)在有干擾的應(yīng)用場(chǎng)合,單片機(jī)的每 一個(gè)寄存器包括狀態(tài)寄存器,程序計(jì)數(shù)器,Ｉ/Ｏ口寄存器,看門(mén)狗定時(shí)器等等都有可能被錯(cuò)誤地 修改。因此應(yīng)在主程序里及時(shí)檢查或每隔一段時(shí)間重新設(shè)置這些狀態(tài)。4 小結(jié)(1)干擾一旦出現(xiàn), 不要輕易放過(guò),注意分析受干擾的機(jī)理。(2)為了使每一種抗干擾措施達(dá)到最好的設(shè)計(jì)效果, 可以在其單獨(dú)作用下進(jìn)行驗(yàn)證。(3)智能電表單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì),應(yīng)做到全面、徹底: 綜合采用電源監(jiān)測(cè)電路、看門(mén)狗電路、掉電保護(hù)ＥＥＰＲＯＭ電路和全方位的軟件數(shù)據(jù)保護(hù)。 參考文獻(xiàn)1 王宏波.ＭＣＳ-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾與掉電保護(hù).自動(dòng)化與儀表.1993,42 武漢力源單片機(jī)技術(shù)研究所.ＰＩＣ16ＣＸＸ系列單片機(jī)原理. 新技術(shù)新工藝 《中國(guó)儀器儀表》99.317 |
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| 作者： hotpower 于 2003/8/18 0:28:00 發(fā)布：
上個(gè)世紀(jì)的“好文獻(xiàn)”？？？別拿來(lái)誤人子弟了！ |
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| 3樓： | >>參與討論 |
| 作者： Wxy8030 于 2003/8/18 0:41:00 發(fā)布：
看了，很好！ 言者無(wú)罪，聞?wù)咦憬洌?br> |
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| 4樓： | >>參與討論 |
| 作者： liguilin 于 2003/8/19 9:21:00 發(fā)布：
對(duì)不住您了�。� 人一旦水平高了什么都看不進(jìn)去了只能看到自己。請(qǐng)發(fā)幾篇不誤人子弟的文章，謝謝�。。� |
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| 作者： shaoguang 于 2003/8/20 7:37:00 發(fā)布：
何為高，從低慢慢走來(lái)，多為后生著想，祝大家好�。�！ |
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| 6樓： | >>參與討論 |
| 作者： eng5025 于 2003/8/20 7:45:00 發(fā)布：
我們需要這樣的文章﹗ |
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| 7樓： | >>參與討論 |
| 作者： ANLIN571 于 2003/8/26 16:26:00 發(fā)布：
太好了；有幾千年前的技術(shù)；現(xiàn)在都解釋不了；何況幾年前的喃； 頂頂 |
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| 作者： 吳罡 于 2003/8/26 21:56:00 發(fā)布：
言者無(wú)罪，聞?wù)咦憬洌?br> 上面老兄的話很值得我們?nèi)ニ伎�。不要以為自己是高手，很多情況下高手也會(huì)犯低級(jí)的錯(cuò)誤�！把哉邿o(wú)罪，聞?wù)咦憬�！”Wxy8030說(shuō)的很好，我頂�。�！ |
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| 9樓： | >>參與討論 |
| 作者： king99112 于 2003/8/28 9:59:00 發(fā)布：
謝謝了 使的我等晚生受益不少、 |
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