【正文】 AM 是可以讀/寫的，因此，就有可能在干擾的侵害下，RAM 中數(shù)據(jù)發(fā)生串改。在單片機(jī)系統(tǒng)中，程序及表格、常常、常數(shù)皆存放在 ROM 中，雖然避免了程序指令及表格、常數(shù)受干擾破壞，但片內(nèi) RAM 外部擴(kuò)展 RAM 以及片內(nèi)各種特殊功能寄存器等狀態(tài)都有可能受外來干擾而變化。根據(jù)干擾竄入渠道、受干擾的數(shù)據(jù)性質(zhì)不同，系統(tǒng)受損壞的狀況不同，有的造成數(shù)值誤差，有的使控制失靈，有的改變程序狀態(tài)，以后的改變某些部件（如定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，串行口等）的工作狀態(tài)等。例如，MCS51 單片機(jī)的復(fù)位端 RESET）沒有特殊抗干擾措施時(shí)，干擾侵入復(fù)位端后，雖然不易造成系統(tǒng)復(fù)位，但會(huì)使單片機(jī)片內(nèi)特殊功能寄存器狀態(tài)變化，導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常。 程序運(yùn)行失常在微機(jī)系統(tǒng)受到干擾后，造成程序計(jì)數(shù)器 PC 值的改變，破壞了程序的正常運(yùn)行。而 PC 值被干擾后的數(shù)據(jù)是隨機(jī)的。因此引起程序混亂，在 PC 值的錯(cuò)誤引導(dǎo)下，程序執(zhí)行一系列毫無意義的指令，最后常常進(jìn)入一個(gè)毫無意義的“死循環(huán)”中。使輸出嚴(yán)重混亂或系統(tǒng)失去控制。 軟件抗干擾的前提條件軟件抗干擾就是屬于微機(jī)系統(tǒng)的自身防御行為。采用軟件抗干擾的最根本的前提條件是系統(tǒng)中抗干擾軟件不會(huì)因干擾而損壞。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，由于程序及一些重要常數(shù)都放置在 ROM 中，這就為軟件干擾創(chuàng)造了良好的前提條件。因此，軟件抗干擾的設(shè)置前提條件概括為：（1）在干擾的作用下，微機(jī)系統(tǒng)硬件部分不會(huì)受到任何損壞，或易損壞部分設(shè)置有監(jiān)測(cè)狀態(tài)可供查詢。（2）程序區(qū)不會(huì)受干擾侵害。系統(tǒng)的程序及重要常數(shù)不會(huì)因干擾侵入而變化。對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)，程序及表格、常數(shù)均固化在 ROM 中，這一條件自然滿足，而對(duì)于一些在 RAM 中運(yùn)行用戶應(yīng)用程序的微機(jī)系統(tǒng)，無法滿足這下條件。當(dāng)這種系統(tǒng)因干擾造成運(yùn)行失常時(shí)，只能在干擾過后，重新向RAM 區(qū)調(diào)入應(yīng)用程序。（3）RAM 區(qū)中的重要數(shù)據(jù)不被破壞，或雖被破壞，也可以重新建立。通過重新建立的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的重新運(yùn)行不會(huì)出現(xiàn)不可允許的狀態(tài)。例如，在一些控制系統(tǒng)中，RAM 中的大部分內(nèi)容是為了進(jìn)行分析、比較而臨時(shí)寄存的，即使有一些不允許丟失的數(shù)據(jù)也只占極少部分，這些數(shù)據(jù)被破壞后，往往只引起控制系統(tǒng)一個(gè)短期波動(dòng)，在閉環(huán)反饋環(huán)節(jié)的迅速糾正下，控制系統(tǒng)能很快恢復(fù)正常，這種系統(tǒng)都能采用軟件恢復(fù)。 數(shù)據(jù)采集誤差的軟件對(duì)策根據(jù)數(shù)據(jù)采集時(shí)干擾性質(zhì)、干擾后果的不同，采取的對(duì)策也沒有固定的對(duì)策模式。例如，對(duì)于污水處理自控系統(tǒng)27前述的工頻電網(wǎng)電壓的串模干擾，采用工頻整形采樣、軟件自動(dòng)校正工頻串模干擾的誤差，代替了工頻電壓整形采樣減法或鎖相頻率自動(dòng)跟蹤法的硬件對(duì)策，可取得良好的效果。在一般數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，人們常采用一些簡(jiǎn)單的數(shù)值、邏輯運(yùn)算處理來達(dá)到濾波的效果。 算術(shù)平均值法對(duì)一點(diǎn)數(shù)據(jù)連續(xù)采樣多次，計(jì)算其平均值，以其平均值作為該點(diǎn)采樣結(jié)果。這種方法可以減少系統(tǒng)的隨機(jī)干擾對(duì)采集結(jié)果的影響。一般取 3～5 次平均即可。 比較舍取法當(dāng)控制系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的個(gè)別數(shù)據(jù)存在偏差時(shí)，為了剔除個(gè)別錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，可采用比較舍取法，即對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)連續(xù)采樣幾次，根據(jù)所采數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，確定舍取辦法來剔除偏差數(shù)據(jù)。例如，“采三取而”即對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)連續(xù)采樣三次，取輛次相同數(shù)據(jù)為采樣結(jié)果。 中值法根據(jù)干擾造成采樣數(shù)據(jù)偏大或偏小的情況，對(duì)一個(gè)采樣點(diǎn)連續(xù)采集多個(gè)信號(hào)，并對(duì)這些采樣進(jìn)行比較，取中值作為該點(diǎn)的采樣結(jié)果。 控制狀態(tài)失常的軟件對(duì)策在大量的開關(guān)量控制系統(tǒng)中，人們關(guān)注的問題是能否確保正常的控制狀態(tài)。如果干擾 系統(tǒng)，會(huì)影響各種控制條件、造成控制輸出失誤或者直接影響輸出信號(hào)造成控制失誤。為了確保可以采取下述軟件抗干擾措施： 設(shè)置檢程序在計(jì)算機(jī)內(nèi)的特定部位或某些內(nèi)存單元設(shè)狀態(tài)標(biāo)志，在開機(jī)后，運(yùn)行中不斷循環(huán)測(cè)試，以保證系統(tǒng)中信息存儲(chǔ)、傳輸、運(yùn)算的高可靠性。 及時(shí)修正設(shè)置當(dāng)前輸出狀態(tài)寄存單元，當(dāng)干擾侵入輸出通道成輸出狀態(tài)破壞時(shí)，系統(tǒng)能及時(shí)查詢寄存單元的輸出狀態(tài)信息，及時(shí)糾正輸出狀態(tài)。 程序運(yùn)行失常的軟件對(duì)策系統(tǒng)受到干擾侵害，致使 PC 值改變，造成程序運(yùn)行失常，導(dǎo)致程序飛出。PC 值指向操作數(shù)，將操作數(shù)作為指令碼執(zhí)行；PC 值超出應(yīng)用程序區(qū)，將非程序區(qū)中的隨機(jī)數(shù)作為指令碼運(yùn)行。不管何種情況，造成程序的盲目運(yùn)行，最后由偶然巧合進(jìn)入死循環(huán)。數(shù)據(jù)區(qū)及工作寄存器中數(shù)據(jù)破壞。程序的盲目運(yùn)行，將隨機(jī)數(shù)作為指令運(yùn)行的結(jié)果不可避免地會(huì)盲目地執(zhí)行一些存儲(chǔ)器讀寫命令而造成其內(nèi)部數(shù)據(jù)的破壞。例如 MSC51 單片機(jī)，當(dāng) PC 值超出芯片地址范圍（當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)展小于 64K，CPU 獲得虛假數(shù)據(jù) FFH，對(duì)應(yīng)地執(zhí)行“MOV R7，A”指令，造成污水處理自控系統(tǒng)28工作寄存器 R7 內(nèi)容變化） 。對(duì)于程序運(yùn)行失常的軟件對(duì)策主要是發(fā)現(xiàn)失常狀態(tài)后及時(shí)引導(dǎo)系統(tǒng)恢復(fù)始狀態(tài)。我們可以采用如下的一些方法：（1）加硬件看門狗它是最有效的方式，通過單片機(jī)外接監(jiān)控電路糾正錯(cuò)誤。我們將在下一節(jié)詳細(xì)說明它的工作。（2）設(shè)置監(jiān)視跟蹤定時(shí)器純軟件的方法也可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)視。使用定時(shí)中斷來監(jiān)視呈現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)。定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間稍大于主程序正常運(yùn)行一個(gè)循環(huán)的時(shí)間，而在主程序運(yùn)行過程中執(zhí)行一次定時(shí)器時(shí)間常數(shù)刷新操作，這樣，只要程序正常運(yùn)行，定時(shí)器不會(huì)出現(xiàn)定時(shí)中斷，而當(dāng)程序失常，不能刷新定時(shí)器時(shí)間常數(shù)而導(dǎo)致定時(shí)中斷，利用定時(shí)中斷服務(wù)程序?qū)⑾到y(tǒng)復(fù)位。（3）設(shè)置軟件陷阱當(dāng) PC 失控，造成程序“亂飛”而不斷進(jìn)入非程序區(qū)，只要在非程序區(qū)設(shè)置攔截措施，使程序進(jìn)入陷阱，然后強(qiáng)使程序進(jìn)入初始狀態(tài)。對(duì)于 MC 系列單片機(jī)，則可利用“LJMP 0000H”和“JB bit rel ”指令，在非程序區(qū)反復(fù)用 0202200020220000…… H 填滿。這樣，不論 PC 失控后指向那一字節(jié)，最后都能導(dǎo)致程序回到復(fù)位狀態(tài)。也可用 020202……填滿并在 0202 地址上加一條指令 LJMPadd16，這樣拉截的程序?qū)⑥D(zhuǎn)至add16 人口地址。第四章 系統(tǒng)調(diào)試 功能調(diào)試 電路板調(diào)試電路板調(diào)試的重點(diǎn)是檢查電路板在設(shè)計(jì)，制作和原器件焊接中有無差錯(cuò)，最常見的毛病是設(shè)計(jì)時(shí)未考慮到的布局問題，制作中的質(zhì)量問題（過孔中斷，線路腐蝕不徹底等） ，焊接中的短路和遠(yuǎn)件放置錯(cuò)誤等問題。解決了這些問題后，才能放心地加電調(diào)試。 基本功能調(diào)試通過功能調(diào)試，實(shí)現(xiàn)電路的基本功能，這是電路調(diào)試中最復(fù)雜最重要的一步，所以需要注意許多問題。首先電路的最初設(shè)計(jì)考慮會(huì)與實(shí)際的情況不一致，需要對(duì)原來的電路設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，例如：在數(shù)字信號(hào)輸入電路設(shè)計(jì)時(shí)，采用了如圖 41 上方電路，相當(dāng)于給 74244 的輸入腳與電源之間接上了一個(gè)開關(guān)，其通斷電輸入控制。但實(shí)際上無論有無信號(hào)輸入，每次控制器讀 74244 時(shí)都為全 1。測(cè)量發(fā)現(xiàn)無信號(hào)時(shí) 74244 的輸入腳任有 2 伏左右的電壓，原來 74244 有非常高的輸入電阻，而光耦污水處理自控系統(tǒng)29輸出三極管關(guān)斷時(shí)的電阻值與其相當(dāng)，所以分壓后仍有電壓輸入。在 74244 的輸入端并接一個(gè)幾 K的電阻后就能正常讀取輸入了。這雖然是一個(gè)簡(jiǎn)單的問題，在電路中卻經(jīng)常會(huì)遇到類似的問題。圖 41 一個(gè)調(diào)試修改的實(shí)例其次,調(diào)試使用的儀器也會(huì)主生一些問題,真器,由于它使用 8051 作為控制器,程序都存放在片外,它要用 p0,p2 口作為數(shù)據(jù)地址總線,因此它不可能完全仿真程序放在片內(nèi)的 89C52,原先設(shè)計(jì)用 p0,p2 口做通用控制口的想法在使用仿真器時(shí)就不能實(shí)現(xiàn).第三要安排好調(diào)試的順序,如本控制器中的蜂鳴器,和液晶示器可最先調(diào)試,它們調(diào)好后,可作為其他部分調(diào)試的輸出顯示,因?yàn)樵谡{(diào)試的最初階段打開看門狗,會(huì)給調(diào)試帶來一些異常情況,不必要地增加調(diào)試難度.,存儲(chǔ)器,時(shí)鐘的讀寫測(cè)試程序,在檢驗(yàn)正確后,將它們改寫成子程序,以便后來的程序編寫. 420mA 的電流信號(hào)表示測(cè)量值,電器工作電流隔傳感器則輸出 010mA 低電流表示 030A 的輸入電流。由于每個(gè)傳感器的輸出都不是完全一致的，A/D 變換后的值也不一樣,所以需要聯(lián)合調(diào)試,控制器得到正確的值。第六電路腳的懸空狀態(tài)對(duì)電路調(diào)試有很大的影響，特別是使用數(shù)字萬用表測(cè)量電壓時(shí)，由于其輸入阻抗很大，對(duì)感信號(hào)敏感。在實(shí)測(cè)中一根懸空的管腳上竟有二十多伏的電壓，有時(shí)還是負(fù)的。給調(diào)試帶來了許多問題因此對(duì)于未使用的器件管腳最好能接在固定電平上，這樣也可以減少干擾。 故障處理調(diào)試污水處理自控系統(tǒng)30造故障,一個(gè)測(cè)試程序,由接鍵觸發(fā),使程序故意進(jìn)入死循環(huán),在工作的電器的電源可測(cè)試控制器是否可發(fā)現(xiàn)故障等等。第五章 結(jié)論 本課題是一個(gè)實(shí)用性質(zhì)的課題，本控制器可以完成當(dāng)初設(shè)計(jì)的基本功能，并能對(duì)各種故障情況及時(shí)處理和報(bào)警。本文通過分析國內(nèi)外污水處理廠的控制現(xiàn)狀，針對(duì)城市污水處理廠的控制要求研究了我國現(xiàn)階段城市污水處理廠計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)原則和方向。在污水處理理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，提出了單片機(jī)（單片機(jī)為 ATMEL 公司的 89C52）以及 XICOR 公司的 X25645 芯片相結(jié)合進(jìn)行污水處理廠計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的具體結(jié)構(gòu)和方法。污水處理是一門涉及生物、化學(xué)、物理等多門學(xué)科的綜合性技術(shù)，其工藝機(jī)理較為復(fù)雜。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)既不能采取簡(jiǎn)單移植的方法，也不能完全趨附于工藝使之過分復(fù)雜化。由于我國污水處理業(yè)的快速發(fā)展，開發(fā)出既滿足工藝要求又符合計(jì)算機(jī)控制規(guī)律的系列化控制模式和商品化控制軟件將是污水處理市場(chǎng)的迫切要求。污水處理工藝的不斷改進(jìn)，對(duì)污水處理設(shè)備及其控制方法提出了更高的要求；如何有效地利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制理論突破傳統(tǒng)控制的方式，使污水處理向智能化、無人化發(fā)展將是污水處理自動(dòng)化發(fā)展的一個(gè)主要方向。參考文獻(xiàn)[1] 謝劍英，微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M]，北京：國防工業(yè)出版社，1991（2）[2] 李華， MCS51 系列單片機(jī)使用接口技術(shù)[M]，北京航空航天大學(xué)出版社 1993 [3] 何立民，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編（4）[M]，北京航空航天大學(xué)出版社 1996 [4] 張友德，單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M]，上海：負(fù)擔(dān)大學(xué)出版社，1996（2）[5] 張學(xué)福，現(xiàn)代實(shí)用傳感器電路[M]，北京：中國計(jì)量出版社，1997[6] 馬忠梅，籍順心，張凱，馬巖，單片機(jī)的 C 語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M]，1998 [7] 李智慧，范毅方，羅加福，周竹錦，跨越 C++ Builder[M]，四川大學(xué)出版社 1998 [8] 王栓柱，揚(yáng)志亮，PROTEL FOR WINDOWS 使用技術(shù)[M]，西北工業(yè)大學(xué)出版社 1998 [9] 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