【正文】 用解調器再將它變換為直流信號 US2，再對 US2進行 A/D轉換。 ? 在開關量輸入信號調理電路中，光耦隔離器不僅把開關狀態(tài)送至主機數(shù)據(jù)口，而且實現(xiàn)了外部與計算機的完全電隔離； ? 在繼電器輸出驅動電路中，光耦隔離器不僅把 CPU的控制數(shù)據(jù)信號輸出到外部的繼電器，而且實現(xiàn)了計算機與外部的完全電隔離。 ? 例如在現(xiàn)場傳感器與 A/D轉換器或 D/A轉換器與現(xiàn)場執(zhí)行器之間的模擬信號的線性傳送。 ? 模擬信號隔離方法的優(yōu)點是使用少量的光耦，成本低；缺點是調試困難，如果光耦挑選得不合適，會影響系統(tǒng)的精度。 3．浮地屏蔽 圖 8 1 3 浮地輸 入雙層屏蔽放大電路信號源cmU外屏蔽層內屏蔽層計算機sUsU1sZ2sZ3sZ 2cZc1cZ3Z(a ) 原理框 圖 (b ) 等效電路1I2I3IAcmU計算機屏蔽層圖 913 ? 計算機部分采用內外兩層屏蔽，且內屏蔽層對外屏蔽層 (機殼地 )是浮地的，而內層與信號源及信號線屏蔽層是在信號端單點接地的，被測信號到控制系統(tǒng)中的放大器是采用雙端差動輸入方式。因此，這種浮地屏蔽系統(tǒng)對抑制共模干擾是很有效的。例如，對于納秒級的數(shù)字電路來說， l 米左右的連線就應當作長線來看待；而對于 10微秒級的電路，幾米長的連線才需要當作長線處理。圖中的信號傳輸線為雙絞線，在傳輸線始端通過與非門加入標準信號，用示波器觀察門 A的輸出波形，調節(jié)傳輸線終端的可變電阻 R，當門 A輸出的波形不畸變時，即是傳輸線的波阻抗與終端阻抗完全匹配，反射波完全消失，這時的 R值就是該傳輸線的波阻抗，即 RP＝ R。 2．終端阻抗匹配 ? 最簡單的終端阻抗匹配方法如圖 915（ a）所示 。 ? 為了克服上述匹配方法的缺點，可采用 圖 915（ b）所示的終端匹配方法。實踐中寧可使高電平降低得稍多一些，而讓低電平抬高得少一些，可通過適當選取電阻 R1和 R2，并使 R1＞ R2來達到此目的，當然還要保證等效電阻 R=RP。其原因是終端門 B的輸入電流在始端匹配電阻 R上的壓降所造成的。 1．信號線的選擇 ?對信號線的選擇，一般應從抗干擾和經濟實用這幾個方面考慮，而抗干擾能力則應放在首位。 表 92列出幾種常用的屏蔽信號線的結構類型及其對干擾的抑制效果。 （ 2）信號線粗細的選擇 ? 從信號線價格、強度及施工方便等因素出發(fā)，信號線的截面積在 2mm2以下為宜，一般采用 mm2和 mm2兩種。信號線的敷設要注意以下事項： （ 1）模擬信號線與數(shù)字信號線不能合用同一根電纜，要絕對避免信號線與電源線合用同一根電纜。表 9３號線和交流電力線之間的最少間距，供布線時參考。 ③電源電纜使用屏蔽罩，如圖 917（ d）所示。但事實上，由于負載的變動如電動機、電焊機、鼓風機等電器設備的啟停，甚至日光燈的開關都可能造成電源電壓的波動，嚴重時會使電源正弦波上出現(xiàn)尖峰脈沖。干擾抑制器是一種無源四端網(wǎng)絡。 ～ 22 0V圖 9 20 一般交流供電系統(tǒng) 交 流穩(wěn)壓器 低 通濾波器 計 算機控制系統(tǒng) 直 流穩(wěn)壓器圖 920 ? （ 4）利用 UPS保證不中斷供電 ? 電網(wǎng)瞬間斷電或電壓突然下降等掉電事件會使計算機系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài)，是可能產生嚴重事故的惡性干擾。所有的 UPS設備都裝有一個或一組電池和傳感器，并且也包括交流穩(wěn)壓設備。系統(tǒng)電源正常工作時，由外部電源 +5V供電， A點電平高于備用電池（ 3V）電壓， VD2截止，存儲器由主電源（＋ 5V）供電。 在 掉電電壓下降到 CPU最低工作電壓之前應能提出中斷申請 （ 提前時間為幾百微妙到數(shù)毫秒 ） ， 使系統(tǒng)能及時對掉電作出保護反應 —— 在掉電中斷子程序中 ， 首先進行 現(xiàn)場保護 ， 把當時的重要參數(shù) 、 中間結果以及輸入輸出狀態(tài)作出妥善處理 ， 并在片內 RAM中 設置掉電標志 。 上電時 ， 電壓超過 ， 經過約200ms 的 穩(wěn) 定 時 間 后RESET 信號由高電平變?yōu)榈碗娖?；掉電時 ， 當電源 電 壓 低 于 時 ，RESET 信號立即變?yōu)楦唠娖?， 使 CPU響應中斷申請并轉入掉電中斷子程序 ， 進行現(xiàn)場保護 。因此，對電源變壓器設置合理的靜電屏蔽和電磁屏蔽，就是一種十分有效的抗干擾措施。 ? 開關電源初、次級之間具有較好的隔離，對于交流電網(wǎng)上的高頻脈沖干擾有較強的隔離能力。 24V等。 ? 顯然，采用 DCDC變換器可以方便地實現(xiàn)電池供電，從而制造便攜式或手持式計算機測控裝置。為了降低集成電路的開關噪聲，在印制線路板上的 每一塊 IC上都接入高頻特性好的旁路電容， 將開關電流經過的線路局限在板內一個極小的范圍內。正確合理的接地技術對計算機控制系統(tǒng)極為重要，接地的 目的 有兩個： 一是為了保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運行，防止地環(huán)路引起的干擾，常稱為 工作接地 ； 二是為了避免操作人員因設備的絕緣損壞或下降遭受觸電危險和保證設備的安全，這稱為 保護接地 。模擬信號有精度要求，它的信號比較小，而且與生產現(xiàn)場連接。 ? 交流地 是計算機交流供電的動力線地或稱零線，它的零電位很不穩(wěn)定。 ? 保護地 也叫安全地、機殼地或屏蔽地，目的是使設備機殼與大地等電位，以避免機殼帶電影響人身及設備安全。 ? 在工業(yè)控制系統(tǒng)中，信號頻率大多小于 1MHz，所以通常采用單點接地方式， 如圖 925所示 。在稍考究的系統(tǒng)中，分別使用橫向匯流條及縱向匯流條，機柜內各層機架之間分別設置匯流條，以最大限度減小公共阻抗的影響。 3．輸入系統(tǒng)的接地 ? 在計算機控制輸入系統(tǒng)中，傳感器、變送器和放大器通常采用 屏蔽罩 ，而信號的傳送往往使用 屏蔽線 。而 圖（ b） 卻相反，信號源浮地，接收端接地，則屏蔽層應在接收端接地（ B點）。 ? 高增益放大器常常用金屬罩屏蔽起來，但屏蔽罩的接地也要合理，否則將引起干擾。 A AAU iU iU iU 0U 0U 0C 1C 2C 3C 1 C 2C 3C 1C 2屏蔽罩屏蔽罩圖 8 2 7 放大器 公共端接屏蔽罩（ a ） (c )(b )C 3+圖 928 4．印制線路板的地線分布 ? 設計印制線路板應遵守下列原則，以免系統(tǒng)內部地線產生干擾。 ? （ 4）大電流的零電位地線應盡量寬，而且必須和小信號的地分開。主機地與外部設備地的連接采用一點接地， 如圖 929所示 。 大地 地線絕緣板機印打道通程過機主機圖繪 臺作操圖 9 28 全機一點接地圖 929 ? （ 2）主機外殼接地，機芯浮空 ? 為了提高計算機系統(tǒng)的抗干擾能力，將主機外殼作為屏蔽罩接地，而把機內器件架與外殼絕緣，絕緣電阻大于 50MΩ，即機內信號地浮空， 如圖 930所示 。 ? 近距離 的幾臺計算機安裝在同一機房內，可采用類似圖 929那樣的 多機一點接地 方法。這是一種廉價而有效的軟件程序濾波，在控制系統(tǒng)中被廣泛采用。 ? 為了解決這一問題，可采用在程序中人為地 插入一些空操作指令 NOP或將有效的單字節(jié)指令重復書寫 ，此即指令冗余技術。 ? 指令冗余技術可以減少程序出現(xiàn)錯誤跳轉的次數(shù)，但不能保證在失控期間不干壞事，更不能保證程序納入正常軌道后就太平無事了。 ? 軟件陷阱，就是在 非程序區(qū)設置攔截措施，使程序進入陷阱 ，即通過一條引導指令，強行將跑飛的程序引向一個指定的地址，在那里有一段專門對程序出錯進行處理的程序。 程序運行監(jiān)視系統(tǒng) ? 引言 ? Watchdog Timer工作原理 ? Watchdog Timer實現(xiàn)方法 引言 ? 工業(yè)現(xiàn)場難免會出現(xiàn)瞬間的尖峰高能脈沖干擾，可能會長驅直入作用到 CPU芯片上，使正在執(zhí)行的程序跑飛到一個臨時構成的死循環(huán)中，這時候的指令冗余和軟件陷阱技術也無能為力，系統(tǒng)將完全癱瘓。因此，程序運行監(jiān)視系統(tǒng)是 硬件電路與軟件程序的巧妙結合。 CPU (T 1 )定時器(T 2 )定時訪問脈沖 P 1重新啟動復位定時到脈沖 P 2圖 830 W at chdog T im er 工作原理P 1P 2T 2應用程序訪問指令訪問指令訪問指令T 1T 1T 1死循環(huán)T 1圖 930 Watchdog Timer實現(xiàn)方法 ? 以前的 Watchdog Timer硬件部分是用單穩(wěn)電路或自帶脈沖源的計數(shù)器構成，一是電路有些復雜，二是可靠性有些問題。 ? SO：串行輸出，時鐘 SCK的下降沿同步輸出數(shù)據(jù)。 ? RESET：復位，高電平有效。 圖 8 3 1 X 5 0 4 5 與 CPU 的接口電路R E SE TD0D1D2D3SOSISCKCSW C CWPVSSX 5 0 5 4+ 5 VR E SE TCPU圖 931 ? 它與 CPU的接口電路很簡單， X5045的信號線 SO、 SI、SCK、 CS與 CPU的數(shù)據(jù)線 D0~D3相連，用軟件控制引腳的讀（ SO）、寫（ SI）及選通（ CS ）。 ? 這里， X5045中的看門狗對 CPU提供了完全獨立的保護系統(tǒng)，它提供了三種定時時間： 200ms、 600ms和，可用編程選擇。因此，應當根據(jù)具體的實際系統(tǒng)采取相應的抗干