计算机测控技术08抗干扰技术.ppt

在正常情况下，CPU每隔T1时间便会定时访问定时器2，从而使定时器2重新开始计时而不会产生溢出脉冲P2；而一旦CPU受到干扰陷入死循环，便不能及时访问定时器2，那么定时器2会在T2时间到达时产生定时溢出脉冲P2，从而引起CPU的复位，自动恢复系统的正常运行程序。 动画链接 8.4.2 Watchdog Timer实现方法 以前的Watchdog Timer硬件部分是用单稳电路或自带脉冲源的计数器构成，一是电路有些复杂，二是可靠性有些问题。美国Xicor公司生产的X5045芯片，集看门狗功能、电源监测、EEPROM、上电复位等四功能为一体，使用该器件将大大简化系统的结构并提高系统的性能。 X5045与CPU的接口电路如图8-31所示。X5045只有8根引脚： SCK：串行时钟。 SO：串行输出，时钟SCK的下降沿同步输出数据。 SI：串行输入，时钟SCK的上升沿锁存数据。 CS：片选信号，低电平时X5045工作，变为高电平时将使看门狗定时器重新开始计时。WP：写保护，低电平时写操作被禁止，高电平时所有功能正常。 RESET：复位，高电平有效。用于电源检测和看门狗超时输出。 VSS：地。 VCC：电源电压。 动画链接 它与CPU的接口电路很简单，X5045的信号线SO、SI、SCK、 CS与CPU的数据线D0~D3相连，用软件控制引脚的读（SO）、写（SI）及选通（ CS ）。X5045的引脚RESET与CPU的复位端RESET相连，利用访问程序造成CS引脚上的信号变化，就算访问了一次X5045。 在CPU正常工作时，每隔一定时间(小于X5045的定时时间)运行一次这个访问程序，X5045就不会产生溢出脉冲。一旦CPU陷入死循环，不再执行该程序也即不对?X5045进行访问，则X5045就会在RESET端输出宽度100ms?400ms的正脉冲，足以使CPU复位。 这里，X5045中的看门狗对CPU提供了完全独立的保护系统，它提供了三种定时时间：200ms、600ms和1.4s，可用编程选择。 本章小结 计算机控制系统总是处在干扰频繁的恶劣环境中，因此如果没有足够的抗干扰措施，即使系统的各种硬件与软件的设计都很合理，也未必能正常地工作。抗干扰能力是设计与运行一个计算机控制系统必须要考虑的重要指标。但干扰的形式与危害多种多样，而系统的结构与功能又是各式各样。因此，应当根据具体的实际系统采取相应的抗干扰措施。 本章从干扰的来源与传播途径入手，分析了硬件与软件方面的各种抗干扰措施。重点讨论了对系统过程通道中串模干扰与共模干扰的抑制，对CPU主机的程序运行监视复位系统，另外对施工工程中的信号线、电源系统与接地系统的抗干扰措施也作了介绍。 习题与思考 1．简述干扰的来源与传播途径。 2．串模干扰的成因是什么？如何抑制串模干扰？ 3．共模干扰的成因是什么？如何抑制共模干扰？ 4．结合图8-11，分析说明利用光耦隔离器的开关特性也可以应用在模拟量输入或输出通道中。 5．在计算机控制系统中，敷设信号线时应注意哪些问题？ 6．在计算机控制系统中，大致有哪几种地？最终如何接地？ 7．结合图8-30，简述程序运行监视系统的工作原理。 2．直流电源系统 在自行研制的计算机控制系统中，无论是模拟电路还是数字电路，都需要低压直流供电。为了进一步抑制来自于电源方面的干扰，一般在直流电源侧也要采用相应的抗干扰措施。 （1）交流电源变压器的屏蔽 把高压交流变成低压直流的简单方法是用交流电源变压器。因此，对电源变压器设置合理的静电屏蔽和电磁屏蔽，就是一种十分有效的抗干扰措施，通常将电源变压器的一、二次绕组分别加以屏蔽，一次绕组屏蔽层与铁心同时接地，如图8-23（a）所示。在要求更高的场合，可采用层间也加屏蔽的结构，如图8-23（b）所示。 （2）采用直流开关电源 直流开关电源是一种脉宽调制型电源，由于脉冲频率高达20kHZ，所以甩掉了传统的工频变压器，具有体积小、重量轻、效率高（＞70％）、电网电压范围大[（－20％～10％）×220V]、电网电压变化时不会输出过电压或欠电压、输出电压保持时间长等优点。开关电源初、次级之间具有较好的隔离，对于交流电网上的高频脉冲干扰有较强的隔离能力。 现在已有许多直流开关电源产品，一般都有几个独立的电源，如±5V，±12V，±24V等。 （3）采用DC-DC变换器 如果系统供电电网波动较大，或者对直流电源的精度要求较高，就可以采用DC-DC变换器，它们可以将一种电压的直流电源，变换成另一种电压的直流电源。它们有升压型或降压型，或升压/降压型。DC-DC变换器具有体积小、性能价格比高、输入电压范围大、输出电压稳定（有的还可调）、环境温度范围广等一系列优点。 显然，采用DC-DC变换器可以方便地实现电池供电，从而制造便携式或手