【正文】 能力也有很大關系。慣性 大的輸出設備（如各類電磁執(zhí)行機構）對‘毛刺’干擾有一定的耐受能力。慣性小的輸出設備（如通行口、顯示設備）耐受能力就小一些。在軟件上，最為有效的方法就是重復輸出同一個數據。只要有可能，其重復周期盡可能短些。外設設備接受到一個被干擾的錯誤信息后，還來不及作出有效的反應，一個正確的信息又來了，就可及時防止錯誤動作的產生。另外，各類數據鎖存器盡可能和 CPU 安裝在同一電路板上，使傳輸線上傳送的都是鎖存好的電位控制信號，對于重要的輸出設備，最好建立檢測通道， CPU 可以檢測通道來確定輸出結果的正確性。 指令冗余技術： 當 CPU 受到干擾后，往往將一些操作數當作指令碼來執(zhí)行，引起程序混亂。當程序彈飛到某一字節(jié)指令上時，便自動納入正軌。當彈飛到某一雙字節(jié)指令上時，有可能落到其操作數上，從而繼續(xù)出錯。當程序彈飛到三字節(jié)指令上時，因它有兩個操作數，繼續(xù)出錯的機會就更大。因此，我們應多采用單字節(jié)指令（ NOP)或將單字節(jié)指令重復書寫，這便是指令冗余。指令冗余無疑會降低系統(tǒng)的效率，但在絕大多數情況下，CPU還不至于忙到不能多執(zhí)行幾條指令的程度，故這種方法還是被廣泛采用。 在一些對程序流向起決定作用的指令之前插入兩條 NOP指令，以保證彈 飛的程序迅速納入正確軌道。在某些對系統(tǒng)工作狀態(tài)重要的指令前也可插入兩條 NOP 指令，以保證正確執(zhí)行。指令冗余技術可以減少程序彈飛的次數，使其很快進入程序軌道，但這并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，解決這個問題必須采用軟件容錯技術。 4﹑軟件陷阱技術： 指令冗余使彈飛的程序安定下來是有條件的。首先，彈飛的程序必須落到程序區(qū)；其次，必須執(zhí)行到冗余指令。所謂軟件陷阱，就是一套引導指令，強行將捕獲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。如果我們把這段程 序的入口標號記為 ERR 的話，軟件陷阱即為一條無條件轉移指令，為了加強其捕捉效果，一般還在它前面加兩條 NOP 指令，因此真正的軟件陷阱由 3條指令構成： NOP NOP ERR 28 軟件陷阱安排在以下四種地方： (1)未使用的中斷向量區(qū)。 (2)未使用的大片 ROM 空間 (3)表格 程序區(qū) 由于軟件陷阱都安排在正常程序執(zhí)行不到的地方，故不影響程序執(zhí)行效率，在當前 EPROM 容量不成問題的條件下，還是多多益善。 五 “看門狗”技術 PC 受到干擾而失控，引起程序亂飛，也可能使程序陷入“死循環(huán)” [6]。指令技術、軟件陷阱技術不能使失控的程序擺脫“死循環(huán)”的困境，這時系統(tǒng)完全癱瘓。如果操作者在場，就可以按下人工復位安鈕，強制系統(tǒng)復位。但操作者不能一直監(jiān)視著系統(tǒng)，也往往是在引起不良后果之后才進行人工復位。為使程序脫離“死循環(huán)”，通常采用“看門狗技術”?！翱撮T狗”技術就是不斷監(jiān)視程序循環(huán)運行時間，若發(fā)現(xiàn)時間超過已知的循環(huán)設定時間，則認為系統(tǒng)陷入了“死循環(huán)”，然后強迫程序返回 到 0000H入口，在 0000H處安排一段出錯處理程序，使系統(tǒng)運行納入正規(guī)。 “ 看門狗”技術可由硬件實現(xiàn)，可由軟件實現(xiàn)，也可由兩者結合實現(xiàn)。本系統(tǒng)采用硬件 “ 看門狗”電路。 實現(xiàn)硬件 “ 看門狗”電路方案較多，目前采用較多的方案有以下幾種： 采用微處理器監(jiān)控器； 采用單穩(wěn)態(tài)電路來實現(xiàn) “ 看門狗”，單穩(wěn)定電路可采用 74LS123。 采用內帶震蕩器的記數芯片。 本設計采用第三種方案實現(xiàn) “ 看門狗”電路，下面就對該方案作以介紹。 (1)基本原理 CD4060 是帶震蕩器的 14 位計數器，由該芯片構成的看門狗電路如圖 看門狗電路圖所示。 4060 記數頻率由 RT和 CT決定。設實際的程序所需工作周期為 T，分頻器記滿時間為 T’ ,當 T’ T 且系統(tǒng)正常工作時，程序每隔 T 對 4060 進行掃描一次，分頻且永無記滿輸出信號。如系統(tǒng)工作不正常（如程序跑飛、死循環(huán)等），程序對 4060 發(fā)不出掃描信號，分頻器記滿輸出一脈沖號使 CPU 復位。 (2)參數選擇 4060 的振蕩頻率 f 由 RT 、 CT決定。 Rs用于改善振蕩器的穩(wěn)定性， Rs 要大于 RT。一般取 Rs=10RT，且 RT1kΩ ,CT≥ 100pF。如果 Rs=450Ω， RT=45Ω， CT=1uF,則 f=10HZ。4060 的振蕩頻率和 Qi(i=6,7,8,9,10,12,13,14)的選擇要根據情況確定。 (3)幾個原則 看門狗電路必須由硬件邏輯組成，不宜由可編程計數器充當，因為 CPU 失控后，可能會修改可編程器件參數，使看門狗失效。 4060 的 RST 線上阻容組成的微分電路很重要，因為掃描輸入信號是 CPU 產生的正脈沖，若此信號變“ 1”后，由于干擾，程序亂飛，微分電路只能讓上跳沿通過，不會封死 4060，看門狗仍能計數起作用。若沒有微分電路，掃描輸入信號上的“ 1”狀態(tài)封死 4060，使之不能記數，看門狗不起作用 29 圖 CPU 必須在正確完成所有工作后才能發(fā)掃描輸入信號，且程序中發(fā)掃描信號的地方不能太多。否則，正好在哪里有死循環(huán)，看門狗就不產生記滿輸出信號，不能重新啟動 CPU。 4060的記滿輸出信號不但要接到 MCS51的 RST腳，而且還應接到其它芯片的 RST腳，因為程序亂飛后，其它具有 RST腳的芯片也混亂了，必須全部復位。 六 可編程邏輯器件 可編程邏輯器件 GAL16V8是 LATTICE公司研制的一種電可擦除的可重復編程的低密度 PLD 器件。它采用更為靈活的可編 I/O 結構，并采用了先進的 EECOMS 工 藝，數秒內即可完成芯片的擦除和編程過程，并可反復改寫，是產品開發(fā)研制的理想器件之一。 GAL16V8 技術特性 （ 1）電可擦除工藝 可重編程單元 100％成品率 可重配置邏輯 （ 2）高性能 E2CMOS 工藝 低功耗： 45mA 最大運行功耗， 35mA 最大維持功耗 高速度： 15～ 25us 最快存取速度 （ 3） 8個輸出邏輯單元 對于復雜邏輯設計具有最大靈活性 GAL16V8 可仿真 20 條引腳的 PAL 器件，具有功能 / 熔絲圖 /參數的完全兼容性 （ 4）預置、加電復位全部寄存器 （ 5）具有保密單元、電子 標簽 （ 6）數據保持超過 20年。 80C51 按鍵電路直接由 80C51 接口電路查詢。消抖 (延時 20ms)由軟件延時完成。 30 第五章 測試數據、測試結果分析及結論 測試方法與儀器： 測試儀器 測試儀器包括秒表、數字萬用表、信號發(fā)生器、示波器、 MCS51 仿真機、直流穩(wěn)壓電源等。 測試方法 數字萬用表主要用來測試分立元件的電阻、壓降、漏電流、截止 /導通狀態(tài)等參數； 信號發(fā)生器與示波器用于測試各光電傳感器信號的接收與傳輸； MCS51 仿真機用于測試軟件； 直流穩(wěn)壓電源在測試期間為各待測 系統(tǒng)供電； 秒表用于產品測試，按照任務書的基本要求對制成的電動車進行產品測試。 測試數據及測試結果分析： ⑴ 計時精度分析 計時系統(tǒng)采用了新型顯示芯片。理論上的誤差不到 1秒 /年。 ⑵ 測距精度分析 測速系統(tǒng)采用了電機軸光電碼盤檢測技術。電機軸與車輪軸之間采用了齒輪箱二級減速，變比 1/16。車輪周長 135mm,光電碼盤與電機軸安裝在一起，電機軸每一轉產生 2 個脈沖，車輪每轉產生 32 個脈沖，理論測量精度可 達135mm/32= ⑶ 定位精度分析 本設計采用實際測量與軟件補償技術，理論上可使定位精度提高到誤差 10mm。 結論 歷時三個月的設計過程中，我首先邊查資料，邊在實驗室焊接小車的線路板。在焊接過程中，我感覺到即使是一個簡單的電路，要想很輕松的焊好，也不是很容易的事情。有時是“虛焊”的原因，有時可能是阻值選錯。在焊接顯示電路時，我就錯將680歐的電阻焊成了 千歐。這使我深深感受到理論與實際間的差距。通過這樣的設計，提高了我的動手能力。每天在實驗 室除了焊接線路板，還可以上機編程，使我軟件調試知識也提高了。 本設計采用的是 80C51 單片機，這主要是因為該單片機的穩(wěn)定性比較好。還可以采用其它系列的單片機。比如采用陵陽單片機，就可以簡化編程，但其穩(wěn)定性不是很好。 31 致 謝 歷時三個月的畢業(yè)設計已經告一段落。經過自己不斷的搜索努力以及白老師的耐心指導和熱情幫助，本設計已經基本完成。在這段時間里，白老師嚴謹的治學態(tài)度和熱忱的工作作風令我十分欽佩，他的指導使我受益非淺。同時本系 120 實驗室的開放也為我的設計提供了實習場地。在此對白文峰老師和牛曉升老師表示深深的感謝。 通過這次畢業(yè)設計，使我深刻地認識到學好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實際的含義，并且檢驗了大學四年的學習成果。雖然在這次設計中對于知識的運用和銜接還不夠熟練。但是我將在以后的工作和學習中繼續(xù)努力、不斷完善。這三個月的設計是對過去所學知識的系統(tǒng)提高和擴充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎。 由于自身水平有限，設計中一定存在很多不足之處，敬請各位老師批評指正。 32 參 考 文 獻 1 何立民 ,單片機應用系統(tǒng)設計 ,北京：航天航空大學出版社 ,2～ 5,46～ 50 2 李廣弟 ,單片機基礎 ,北京：北京航空航天大學出版社 ,2021,56～ 64 3 何希才 ,新型實用電子電路 400 例 ,電子工業(yè)出版社 ,2021 年 ,60～ 65 4 趙負圖 ,傳感器集成電路手冊 ,第一版 ,化學工業(yè)出版社 ,2021,590～ 591 5 陳伯時 ,電力拖動自動控制系統(tǒng) ,第二版 ,北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021年 6月 ,127～130 6 張毅剛 ,彭喜元 ,新編 MCS51 單片機應用設計 ,第一版 ,哈爾濱工業(yè)大學出版社 ,2021,25～ 27,411～ 417 33 附錄 A 程序清單 limiw equ 30h 。厘米位 miao equ 31h 。秒位 fenmi equ 32h 。分米位 fmiao equ 33h 。分秒位 meter equ 34h 。米位 fenzh equ 35h 。分位 point equ 36h 。小數點位 shimi equ 37h 。十米位 shifn equ 38h 。十分位 sudu equ 39h 。速度控制 jishk equ 3ah 。記時開始 zhond equ 3bh zhodu equ 3ch zhon equ 3eh maicho equ 3fh jinweb equ 40h bhcs equ 41h dpan equ 42h fenchu equ 43h fencun equ 44h pand equ 45h fenmc equ 51h 0000h ajmp main 000bh ajmp st0 001bh ajmp st1 34 0100h main: mov limiw,00h mov miao,00h mov fenmi,00h mov fmiao,00h mov meter,00h mov fenzh,00h mov point,0bh mov shimi,00h mov shifn,00h mov jishk,00h mov zhond,00h mov zhodu,00h