【正文】 例如，在采用CANBUS網(wǎng)絡的電梯串行通訊系統(tǒng)中，CAN控制器PCA82C200與CAN驅(qū)動器PCA82C250之間加接了高速光耦芯片6N137來實現(xiàn)光電隔離，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力，如圖1所示。 圖1中，信號從6N137的輸入端引腳輸入，發(fā)光二極管發(fā)光，經(jīng)片內(nèi)光通道傳送到光敏二極管，反向偏置的光敏管經(jīng)光照后導通，經(jīng)電流—電壓轉(zhuǎn)換后送到與門的有關輸入端，與門的另一個輸入端為使能端。當使能端為高電平時，與門輸出高電平，經(jīng)輸出三極管反向后光電隔離器輸出低電平。當輸出信號電源小于觸發(fā)閥值且使能端為低時，輸出高電平，但這個邏輯高是極電集開路的，可針對接收電路加上拉電阻或電壓調(diào)整電路。這樣就實現(xiàn)了CAN總線和CAN控制器之間的隔離，避免了CAN總線上的通訊干擾影響CAN控制器的工作。 長線傳輸干擾 信號在長線傳輸中會遇到3個問題：一是長線傳輸易受到外界干擾，二是具有信號延時，三是高速變化的信號在長線中傳輸時會出現(xiàn)波反射現(xiàn)象。采用終端或始端阻抗匹配，可以消除長線傳輸中的波反射或把它抑制到最低限度，采用雙絞線作為信號線可以部分抑制外界信號干擾。 接地技術 接地是抗干擾措施中的關鍵步驟，因此對接地必須慎重處理。下面針對電梯串行通訊系統(tǒng)的特點并結(jié)合筆者的個人體會，給出一些接地方法。 電路板內(nèi)的信號地 電路板內(nèi)的信號地分為如下兩種情況： （1）對于采用了諸如模擬放大器、模擬開關、D/A轉(zhuǎn)換器等高精度模擬器件的電路板，接地必須嚴格要求。主要有：所有模擬器件（包括可能的輸入/輸出）的接地端必須單點并聯(lián)接地，各地線應盡量放寬，絕對避免串聯(lián)接地形成的環(huán)路。 （2）對于純數(shù)字電路的電路板，各器件可以允許多點接地，但地線應盡可能粗，并盡量減少串聯(lián)接地的情況。尤其對于高頻信號器件，電路中應采用大面積直接接地，以減少電路間的相互影響。 模擬量輸入信號與屏蔽的接地 （1）如果信號源不接地，差分放大電路端接地，則屏蔽體應在放大器端接地，且接地應保證從放大器到大地的電阻小于1W。（2）如果信號源端須接地，差分放大器端不接地，則屏蔽體應在信號源接地。（3）如果信號源端與差分放大電路端都必須接地，則對信號必須采用變壓器或光電隔離等措施，且屏蔽體在信號源端接地。（4）如果可以選擇在信號源端或放大電路端接地，則可將信號線與屏蔽層在信號源處接地。 4 串行通訊系統(tǒng)軟件的可靠性設計 利用軟件提高系統(tǒng)可靠性 電梯串行通訊系統(tǒng)是由硬件和軟件組成的，因此系統(tǒng)的可靠性也分硬件可靠性和軟件可靠性兩個方面。通過提高元器件的質(zhì)量，采用冗余設計，進行預防性維護，增設抗干擾裝置等措施，能夠提高硬件的可靠性。但是，要讓整個系統(tǒng)得到理想的可靠性上述措施還顯不夠，還要利用軟件來進一步提高系統(tǒng)的可靠性。利用軟件提高系統(tǒng)可靠性的措施主要有下面幾種。 設置自檢程序 系統(tǒng)開機后先對硬件進行自檢，如硬件有故障，系統(tǒng)則停止運行并報警。另外，各節(jié)點微處理器內(nèi)部設置狀態(tài)標志，程序運行時不斷查詢這些狀態(tài)標志，及時發(fā)現(xiàn)并糾正錯誤，以保證系統(tǒng)運行的高可靠性。 指令冗余法 微處理器受干擾后，往往會把操作數(shù)當操作碼來執(zhí)行，使程序的正確執(zhí)行順序被打亂且亂飛，即程序彈飛。若程序彈飛到某條單字指令上，則可自動納入正軌；當程序彈飛到某條雙字節(jié)指令上時，有可能落到其操作數(shù)上，從而繼續(xù)出錯；當程序彈飛到3字節(jié)指令上時，因它有2個操作數(shù)，出錯的幾率更大。 因此編程時應盡量多采用單字節(jié)指令，并在關鍵的地方人為地插入一些單字節(jié)指令（NOP），或?qū)⒂行巫止?jié)指令重復書寫，這便是指令冗余。指令冗余無疑會降低微處理器的工作效率，但在絕大多數(shù)情況下，微處理器還不至于忙到不能多執(zhí)行幾條指令的程度。 設置軟件陷阱 在非程序區(qū)設置一些陷阱程序。正常運行時不會進入非程序區(qū)，當程序彈飛時就可能遇到這些陷阱，在陷阱處強令程序進入初始狀態(tài)，避免出現(xiàn)“死機”現(xiàn)象。例如對于MC551系列單片機，可利用“LJMP 0000H”和“JB bit,aa”指令，在非程序區(qū)反復用0200000002000000……H填滿。這樣不論程序計數(shù)器PC失控后指向哪一字節(jié)，最后都能讓程序回到復位狀態(tài)。 看門狗定時復位技術(WATCHDOG) WATCHDOG可這樣設置：本身獨立工作，基本不依賴于CPU，CPU在1個固定的時間間隔內(nèi)和該系統(tǒng)打1次交道，以表明系統(tǒng)工作正常并封鎖復位信號。當CPU陷入死循環(huán)后，則因超過規(guī)定的時間間隔而啟動復位信號使系統(tǒng)復位。此外，前面介紹的監(jiān)視跟蹤定時器也屬于一種WATCHDOG。 輸入輸出信號的抗干擾技術 電梯串行通訊系統(tǒng)的輸入干擾主要來自于各層呼梯按鈕和轎內(nèi)操縱按鈕，由于干擾信號一般為持續(xù)時間很短的尖脈沖，因此在滿足采樣要求的前提下，將采樣延時一定時間（一般50ms以上），等輸入信號穩(wěn)定后再進行取樣并輸入微處理器，即可消除輸入干擾。因為干擾是隨機的，所以對于輸出干擾，編程時可以采取重復輸出的辦法加以克服。即在數(shù)據(jù)或控制信號輸出后，以最短的周期重復輸出原來的信息，這樣當電梯控制系統(tǒng)接受到一個被干擾錯誤信息后，還未來得及作出有效的反應，錯誤信息就已被糾正。當然，如果對電梯控制系統(tǒng)的所有輸出信號都進行重復輸出的話，難免會降低電梯控制系統(tǒng)的效率，但是，對于一些關鍵的輸出，如起動、開閘、減速、平層、下閘、停車、開關門等命令，采用重復輸出將可大大提高電梯控制系統(tǒng)的可靠性和安全性。 提高軟件的可靠性 雖然利用軟件可提高系統(tǒng)的可靠性，但是由于種種原因，軟件本身也會發(fā)生故障，因此應采取措施，提高軟件的可靠性。 程序分段和層次結(jié)構(gòu) 在進行程序結(jié)構(gòu)設計時，將程序分成若干具有獨立功能的子程序塊。各子程序可單獨也可和其它程序一起使用，各子程序之間通過一個固定的通訊區(qū)和一些指定的單元進行通訊。每個程序塊能分別進行調(diào)整而不影響其它程序塊。這些各自獨立的程序塊在連接時，盡量減少程序之間的依賴關系，按層次排列，而各程序塊具有獨立功能，結(jié)構(gòu)簡單，易于修改和擴充，故障少。 例如，對于CANBUS通訊程序，就可分成下面3個模塊進行設計和調(diào)試。①PCA82C200發(fā)送接收數(shù)據(jù)時能否產(chǎn)生中斷。調(diào)試時通過仿真器讀取PCA82C200中斷寄存器的中斷字即可。②通訊程序能否正常執(zhí)行設定的命令。這牽涉到設定命令的具體情況，需分情況作出相應的判斷。③通訊程序錯誤處理能力和解決總線沖突能力的測試。這可以通過故意設置通訊錯誤和頻繁通訊來檢驗。 提高程序的可測試性設計 軟件故障具有和硬件不同的特點，軟件故障往往是在設計階段，由人為錯誤或者在運行初期輸入程序時的操作錯誤而引起。這種存在程序中的錯誤，必須通過反復測試才能發(fā)現(xiàn)。因此，必須進行提高軟件可測試性設計，使軟件便于測試。 參考文獻 1 ，1998（11） 2 ，2000（2） 3 ：北京航空航天大學出版社，1995 集成穩(wěn)壓器的原理和應用集成穩(wěn)壓器是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成電路。由于集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡單、體積小、重量輕等顯箸優(yōu)點，在各種電源電路中得到了普遍的應用。 固定集成穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓器是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成電路。由于集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡單、體積小、重量輕等顯箸優(yōu)點，在各種電源電路中得到了普遍的應用。常用的集成穩(wěn)壓器有：金屬圓形封裝、金屬菱形封裝、塑料封裝、帶散熱板塑封、扁平式封裝、雙列直插式封裝等。在電子制用中應用較多的是三端固定輸出穩(wěn)壓器。 集成穩(wěn)壓器可分為串聯(lián)調(diào)整式、并聯(lián)調(diào)整式和開關式穩(wěn)壓器三大類。圖2所示為應用最廣泛的串聯(lián)式集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路方框圖，其工作原理是：取樣電路將輸出電壓Uo按比例取出，送入比較放大器與基準電壓進行比較，差值被放大后去控制調(diào)整管，以使輸出電壓Uo保持穩(wěn)定。 78xx系列集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器，輸出電壓有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等規(guī)格。它的內(nèi)部含有限流保護、過熱保護和過壓保護電路，采用了噪聲低、溫度漂移小的基準電壓源，工作穩(wěn)定可靠。78xx系列集成穩(wěn)壓器為三端器件：1腳為輸入端，2腳為接地端，3腳為輸出端，使用十分方便。 78xx系列集成穩(wěn)壓器的典型應用電路如下圖所示，這是一個輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。IC采用集成穩(wěn)壓器7805，CC2分別為輸入端和輸出端濾波電容，RL為負載電阻。當輸出電較大時，7805應配上散熱板。 下圖為提高輸出電壓的應用電路。穩(wěn)壓二極管VD1串接在78xx穩(wěn)壓器2腳與地之間，可使輸出電壓Uo得到一定的提高，輸出電壓Uo為78xx穩(wěn)壓器輸出電壓與穩(wěn)壓二極管VC1穩(wěn)壓值之和。VD2是輸出保護二極管，一旦輸出電壓低于VD1穩(wěn)壓值時，VD2導通，將輸出電流旁路，保護7800穩(wěn)壓器輸出級不被損壞。 下圖為輸出電壓可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的應用電路。由于RRP電阻網(wǎng)絡的作用，使得輸出電壓被提高，提高的幅度取決于RP與R1的比值。調(diào)節(jié)電位器RP，即可一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓。當RP=0時，輸出電壓Uo等于78xx穩(wěn)壓器輸出電壓；當RP逐步增大時，Uo也隨之逐步提高。 下圖為擴大輸出電流的應用電路。VT2為外接擴流率管，VT1為推動管，二者為達林頓連接。R1為偏置電阻。該電路最大輸出電流取決于VT2的參數(shù)。 下圖為提高輸入電壓的應用電路。78xx穩(wěn)壓器的最大輸入電壓為35V（7824為40V），當輸入電壓高于此值時，可采用下圖所示的電路。VT、R1和VD組成一個預穩(wěn)壓電路，使得加在7800穩(wěn)壓器輸入端的電壓恒定在VD的穩(wěn)壓值上（忽略VT的be結(jié)壓降）。Ui端的最大輸入電壓僅取決于VT的耐壓。 集成穩(wěn)壓器還可以用作恒流源。下圖為78xx穩(wěn)壓器構(gòu)成的恒流源電路，其恒定電流Io等于78xx穩(wěn)壓器輸出電壓與R1的比值。 79xx系列集成壓器是常用的固定負輸出電壓的三端集成穩(wěn)壓器，除輸入電壓和輸出電壓均為負值外，其他參數(shù)和特點與78xx系列集成穩(wěn)壓器相同。79xx系列集成穩(wěn)壓的三個引腳為：1腳為接地端，2腳為輸入端，3腳為輸出端。 79xx系列集成穩(wěn)壓器的應用電路也很簡單。下圖所示為輸出5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路，IC采用集成穩(wěn)壓器7905，輸出電流較大時應配上散熱板。 同時運用78xx和79xx穩(wěn)壓器，可以組成正、負對稱輸出的穩(wěn)壓電路。下圖所示為177。5V穩(wěn)壓電源電路，IC1采用固定正輸出集成穩(wěn)壓器7805，IC2采用固定負輸出集成穩(wěn)壓器7905，VDVD2為保護二極管，用以防止正或負輸入電壓有一路未接入時損壞集成穩(wěn)壓器。 集成穩(wěn)壓器的原理和應用可調(diào)集成穩(wěn)壓器CW117為三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器，—37V，其1腳為調(diào)整端，2腳為輸出端，3腳為輸入端。 下圖為CW117典型應用電路，R1與RP組成調(diào)壓電阻網(wǎng)絡，調(diào)節(jié)電位器RP即可改變輸出電壓。RP動臂向上移動時輸出電壓增大，向下移動時輸出電壓減小。 當將CW117的調(diào)整端直接接地時。如下圖所示為固定低壓應用電路。 CW117還可以用于軟啟動電源電路，如下圖所示。剛接通輸入電源時，C2上無電壓，VT導通將RP短路，穩(wěn)壓電源輸出電壓Uo=。隨著C2的充電，VT逐步退出導通狀態(tài)，Uo逐步上升，直至C2充電結(jié)束，VT截止，Uo達最大值。啟動時間的長短由RR2和C2決定。VD為C2提供放電通路。 CW137為三端可調(diào)負輸出集成穩(wěn)壓器，輸出電壓可調(diào)范圍為（—37V）。其1腳為調(diào)整端，2腳為輸入端，3腳為輸出端。 下圖所示為CW137典型應用電路。調(diào)節(jié)電位器RP可改變輸出電壓的大小，RP動臂向上移動時輸出負電壓的絕對值增大，向下移時輸出負電壓的絕對值減小。 下圖為采用CW117和CW137組成的正、負對稱輸出可調(diào)的穩(wěn)壓電源電路，輸出電壓177。（—37V）。調(diào)節(jié)雙連同軸電位器RP1，即可使正、負輸出電壓的絕對值同步變化。 集成穩(wěn)壓器的原理和應用精密電壓基準集成電路TL431 TL431是精密電壓基準集成電路，有的資料上稱為電壓調(diào)節(jié)器或三端取樣集成電路。TL431有兩種封裝形式：一種為TO92封裝，它的外型和小功率塑封三極管一模一樣；另一種為雙列直插8腳塑封結(jié)構(gòu)。TL431有三個引出腳，分別用K、R、A表示，其中K為控制端，R為取樣端，A為接地端，有些電路圖中用3分別代表R、A、K。TL431損壞后，如無同型號的進行更換，可用KA43μA43LM43YL43S43TA76431S、μPC10931J等直接代換。 TL431的質(zhì)量好壞，可用萬用表R1kΩ檔，參照上圖進行檢測，圖中“”號代表黑表筆，“+”號代表紅表筆。 由于TL431控制精度高，溫度系數(shù)很小，所以被廣泛應用于VCD、DVD、電腦顯示器、彩色電視機和衛(wèi)星接收機等開關電源電路中。 下圖是一個用TL431為核心部件的實用的可調(diào)三端穩(wěn)壓電源，它是利用TL431精密穩(wěn)壓源和大功率高反壓達林頓三極管D768擴流組合而成。D768的電流為5A，功率為50W。若輸入電壓與輸出電壓之差大于10V時，則需更換R1（R1為1KΩ～2KΩ）。在輸入電壓為5V～33V時，輸出電壓為5V～30V連續(xù)可調(diào)。在使用時應根據(jù)功率大小為D768配備散熱片。 用LM338制作24V集成穩(wěn)壓器 這個電路工作原理是；由于LM338K穩(wěn)壓作用，保證2N3055基極電壓恒定。當某種原因輸出電壓下降（或升高）時，2N3055基極——發(fā)射極極間電壓升高（或下降），這時2N3055集電極——發(fā)射極極間電壓下降（或升高），從而達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。電路中C1 、C2 能提高紋波抑制比，VD1 、VD2 是防止C1 、C2放電損壞LM338K，R1 、R2是用來調(diào)整電壓的。R2取值在120Ω～240Ω之間，按Vout