【正文】 體應(yīng)按“一點接地”的原則接地。 1)物理隔離 物理隔離是指對小信號低電平的隔離。其信號連線應(yīng)盡量遠離高電平大功率的導(dǎo)線，以減少噪聲和電磁場的干擾。為了實行物理隔離，即使在同一設(shè)備的內(nèi)部也應(yīng)當把這兩類信號導(dǎo)線分開走線。遠距離走線時，更應(yīng)該注意把信號電纜和功率電纜分開，并保持一定的距離。必要時還可以用鋼管把它們分別套起來，以增加屏蔽效果。 2)光電隔離 光電隔離的目的是割斷兩個電路的電聯(lián)系，使之相互獨立，從而也就割斷了噪聲從一個電路進入另一個電路的通路。光電隔離是通過光電耦合器實現(xiàn)的。光電耦合器是通過輸入信號使發(fā)光二極管發(fā)光，其光線又使光敏三極管產(chǎn)生電信號輸出，從而既完成了信號的傳遞又實現(xiàn)了電氣上的隔離。光電耦合的響應(yīng)時間一般不超過幾個微秒。光電耦合器的輸入端與輸出端在電氣上是絕緣的，且輸出端對輸入端也無反饋，因而具有隔離和抗干擾兩方面的獨特性能。通常使用光電耦合器可實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換和隔離兩個主要的功能。 濾波是為了抑制噪聲干擾。在直流電源回路中，負載的變化會引起電源噪聲。例如，在數(shù)字電路中，當電路從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一個狀態(tài)時，就會在電源線上產(chǎn)生一個很大的尖峰電流，形成瞬變的噪聲電壓。利用電容、電感等儲能元件可以抑制因負載變化而產(chǎn)生的噪聲，通常也把這種作用稱為濾波或去耦。為了進行濾波或去耦，～，這在印刷電路板上是經(jīng)?？吹降?。 抑制反電勢干擾技術(shù) 在單片機的應(yīng)用系統(tǒng)中，常使用諸如繼電器、電動機、電磁閥等具有較大電感量的元件或設(shè)備。當電感回路的電流被切斷時，會產(chǎn)生很大的反電勢而形成的噪聲干擾。這種噪聲不但能產(chǎn)生電磁場、干擾其它電路，甚至還可能擊穿電路中晶體管之類的器件。對于反電勢干擾可采用以下措施加以抑制：1)如果通過電感線圈的是直流電流，可在線圈的兩端并聯(lián)二極管和穩(wěn)壓器。當三極管V由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r，在電感線圈兩端產(chǎn)生反電勢P。此電勢可在并聯(lián)支路中流通，因此e的幅值被限制在穩(wěn)壓管Vl的工作電壓范圍之內(nèi)，并被很快地消耗掉，從而抑制了反電勢的干擾。使用時Vl的工作電壓應(yīng)選擇的比外加電源高些。如果把穩(wěn)壓管換為電阻，同樣可以達到抑制反電勢的目的，因此也適用于直流驅(qū)動線圈電路。在這個電路中，電阻的阻值范圍可以從幾歐到幾十歐。阻值太小，反電勢衰減慢；阻值太大，會增大反電勢的幅值。 (2)反電勢抑制電路也可由電阻和電容構(gòu)成。適當選擇RC參數(shù)，也能獲得較好的耗能效果。這種電路不僅適用于交流驅(qū)動的線圈，也適用于直流驅(qū)動的線圈。(3)反電勢抑制電路不但可以接在線圈的兩端，也可以接在開關(guān)的兩端。 軟件抗干擾技術(shù) 干擾對微機監(jiān)控系統(tǒng)造成的后果有：增加數(shù)據(jù)采集的誤差，輸出控制錯誤，RAM中的數(shù)據(jù)丟失，程序“飛走”及陷入死循環(huán)等。為了提高系統(tǒng)的可靠性，光靠硬件措施是不夠的，還要借助軟件措施來抑制某些干擾。如能正確采用軟件抗干擾措施，與硬件抗干擾措施構(gòu)成雙重抑制，將大大提高系統(tǒng)的可靠性。 消除數(shù)據(jù)采集的干擾 對于實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來說，為了消除傳感器通道中的干擾信號，在硬件措施中常采用前述的有源或無源濾波網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成模擬濾波器，對信號實現(xiàn)頻率濾波。同樣，運用CPU運算控制功能，也可以實現(xiàn)模擬濾波器的類似功能，這就是數(shù)字濾波。隨著微機運算速度的提高，數(shù)字濾波在實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中應(yīng)用越來越廣。下面介紹幾種常用的數(shù)字方法。 算術(shù)平均法。對一點數(shù)據(jù)連續(xù)多次采樣，計算其算術(shù)平均值，以其平均值作為該點采樣結(jié)果。一般志為3～5次即可。這種方法可以減少系統(tǒng)的隨機干擾對采集結(jié)果的影響。 比較舍取法。當控制系統(tǒng)測量結(jié)果的個別數(shù)據(jù)存在偏差時，為了剔除個別錯誤數(shù)據(jù)，可采用比較舍取法，即對每個采樣點連續(xù)采樣幾次，根據(jù)所采數(shù)據(jù)的變化情況確定舍取辦法，剔除偏差數(shù)據(jù)。 采樣值的加權(quán)平均值。由于干擾造成采樣數(shù)據(jù)偏大或偏小，對不同采樣時刻得到的采樣值給以不同的權(quán)，這樣得到的加權(quán)平均值可能更準確。 一階遞推數(shù)字濾波法。這種方法是利用軟件完成RC低通濾波器的算法，實現(xiàn)用軟件方法代替硬件RC濾波器。用程序來實現(xiàn)低通濾波器，其算法為yn=QXn+(1一Q)yn一1式中 Q——數(shù)字濾波系數(shù)；Xn——第n次采樣時的濾波器輸入；Yn——第n次采樣時的濾波器輸出；Yn－1——次n1采樣時的濾波器輸出；濾波系數(shù)Q=T/Tf1。其中，T為采樣周期TF為數(shù)字濾波器的時間常數(shù)。應(yīng)該通過實際運行選取適當數(shù)值，使周期性噪聲減至最弱或全部消除。中位值法。連續(xù)三次采樣值，取其中位值作為這一次的測量值。這種方法對去除脈沖性噪聲比較有效。消除開關(guān)量干擾 對開關(guān)量輸入信息可采用多次讀入并進行比較，取多種情況下的狀態(tài)。開關(guān)量的輸出常常用來控制閥門或其它執(zhí)行機構(gòu)的動作，為了防止執(zhí)行機構(gòu)因外界干擾而產(chǎn)生誤動作，可以在應(yīng)用過程中每隔一段時間（例如幾個毫秒）發(fā)出一次輸出命令，使執(zhí)行機構(gòu)多次得到同一動作的命令，從而消除因瞬間干擾引起的誤動作。 對因機械開關(guān)抖動而造成的干擾，可用軟件延時的辦法避開在抖動期間采樣，這是普遍采用的辦法。執(zhí)行機構(gòu)的點火花或電弧干擾往往通過公共線路反饋到接口中，如果這種干擾使接口狀態(tài)寄存器內(nèi)容受到破壞，使控制程序得到錯誤的判斷，則生產(chǎn)現(xiàn)場將發(fā)生嚴重錯亂。為了克服這種干擾，可在對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出輸出命令后，保存有關(guān)接口狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，在執(zhí)行機構(gòu)動作之前，后一段時間內(nèi)調(diào)用保護子程序。將保存的內(nèi)容不斷地送至接口的狀態(tài)寄存器中，以維持對現(xiàn)場的控制。這樣，執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生的干擾可能破壞了某些狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，但保護子程序的執(zhí)行又會將它們修正過來，從而保證系統(tǒng)能夠正常運行。指令復(fù)執(zhí)技術(shù) 在工業(yè)控制系統(tǒng)的故障中，多數(shù)屬于瞬間性故障，即具有隨機性的瞬間干擾所引起的故障，采用指令復(fù)執(zhí)技術(shù)可以有效地克服這種瞬間性故障。指令復(fù)執(zhí)是指在程序執(zhí)行的過程中，一旦發(fā)現(xiàn)錯誤，就重新執(zhí)行被錯誤干擾的現(xiàn)行指令。實現(xiàn)指令復(fù)執(zhí)時，應(yīng)注意以下兩點： (1)發(fā)現(xiàn)錯誤時，應(yīng)立即保留現(xiàn)行指令的地址，以便重新執(zhí)行。 (2)應(yīng)保留現(xiàn)行指令所使用的數(shù)據(jù)，以便在重新執(zhí)行現(xiàn)行指令時使用。 以上兩點可用軟件來實現(xiàn)，也可用硬件來實現(xiàn)，但用硬件來實現(xiàn)時，涉及微處理器及其它的外圍芯片的結(jié)構(gòu)較為困難，而使用軟件來實現(xiàn)時，可不改動原來芯片的設(shè)置。當然，要花費一定的軟件開銷去判斷關(guān)鍵指令的執(zhí)行是否有錯，一旦有錯，應(yīng)使PC一1給PC，并保留上一條指令結(jié)束時的現(xiàn)場，以便重復(fù)執(zhí)行現(xiàn)行指令。 指令復(fù)執(zhí)的次數(shù)沒有統(tǒng)一的規(guī)定，一般可用兩種方法來控制： (1)規(guī)定一個復(fù)執(zhí)次數(shù)，如果在規(guī)定次數(shù)內(nèi)故障消失，則復(fù)執(zhí)成功，否則復(fù)執(zhí)失??； (2)規(guī)定復(fù)執(zhí)執(zhí)行時間，如果在規(guī)定時間內(nèi)故障消失，則復(fù)執(zhí)成功，否則復(fù)執(zhí)失敗。 3．程序進入死循環(huán)和“飛走”的處理 程序在運行的過程中，有時由于某些噪聲的干擾會出現(xiàn)死循環(huán)現(xiàn)象，或者出現(xiàn)程序“亂飛”(執(zhí)行程序跨段丟失)現(xiàn)象，從而影響程序的正常工作。這兩種現(xiàn)象都可以通過采用對程序進行時間監(jiān)控的辦法及時發(fā)現(xiàn)。一旦發(fā)現(xiàn)，則強迫程序返回用戶程序的出錯點重新執(zhí)行。 1)設(shè)置軟件陷阱 這種方法是在非程序區(qū)設(shè)置攔截措施。當PC失控、程序“飛走”進入該區(qū)域時，使程序進入陷阱，迫使恢復(fù)到初態(tài)。例如，MCS一51單片機可以用“UMP 0000H39?！臋C器碼填滿非程序區(qū)。不管程序飛到非程序區(qū)的哪個字節(jié)，都可以拉到復(fù)位狀態(tài)。 2)設(shè)置時間監(jiān)控器當程序進入死循環(huán)時，軟件陷阱一般不會起作用。使程序從死循環(huán)中解脫到正常狀態(tài)的有效辦法是設(shè)置時間監(jiān)視器，又稱為“看門狗”(WTD)。時間監(jiān)視器由硬件組成，每當設(shè)定的定時時間到，就向CPU發(fā)出一個復(fù)位信號，強迫CPU復(fù)位。在程序正常運行時，每隔一定時間(小于監(jiān)視器的設(shè)定時間)就使時間監(jiān)視器清零，即可保證監(jiān)視器不會發(fā)出復(fù)位信號。但程序一旦進入死循環(huán)，就無法及時清零時間監(jiān)視器，勢必造成時間監(jiān)視器定時時間到，發(fā)出復(fù)位信號使系統(tǒng)強制復(fù)位。 第五章 結(jié)論與前景分析本次實驗采用了C語言編程方式，實現(xiàn)了溫度的測量與調(diào)節(jié)，完全達到了本次實驗的要求，更重要的是該實驗的測量誤差較小，已基本實現(xiàn)本設(shè)計的要求。它可以廣泛用于溫度測量精度要求比較高的場面，實現(xiàn)簡單，成本低。綜上所示，本系統(tǒng)的方案具有實用推廣價值。本系統(tǒng)通過添加一個傳感器，使系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示溫度。此方案還有改進的地方，在溫度可以調(diào)節(jié)的情況下，加兩個繼電器作為系統(tǒng)升溫和降溫的控制器從而可以實現(xiàn)在無人操作的情況下的恒溫控制。參考文獻 【1】 [M].合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社【2】丁元杰主編單片機原理及應(yīng)用，機械工業(yè)出版社出版【3】黃賢武,[M].成都:電子科技大學(xué)出版社,高等教育出版社【4】楊寶清,[M].北京:機械工業(yè)出版社,2002.【5】張萌,和湘,[M].北京:清華大學(xué)出版社社【6】《單片微型計算機原理及應(yīng)用西安；西安電子科技大學(xué)出版社．【7】 《單片機外圍電路設(shè)計》北京；北京電子工業(yè)出版社【8】 《基于單片機8051的嵌入式開發(fā)指南》 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