【正文】 返回 。 畫(huà)出一種單片機(jī)時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。 畫(huà)出單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖。 (1) 算術(shù)平均值 (2) 中值法 (3) 擇多判決法 (4) 一階遞推數(shù)字濾波法 即： (1 )n n nKKY X Y? ? ?平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)一 煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其單片機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí) 70 四、任務(wù)布置 八礦煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成及主要作用。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)一 煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其單片機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí) 68 （ 8）系統(tǒng)上電自檢 1) 程序存儲(chǔ)器的檢測(cè) 2) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的檢測(cè) 3) CPU的檢測(cè) 4) 輸入／輸出接口電路的檢測(cè) 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)一 煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其單片機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí) 69 （ 9）軟件數(shù)字濾波 為消除監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中的干擾，除在硬件上采用有源或無(wú)源濾波外，還可使用軟件數(shù)字濾波。 5)對(duì)輸出的控制數(shù)據(jù)除通過(guò)接口輸出外，還在 RAM中存儲(chǔ)，以便系統(tǒng)故障排除后恢復(fù)故障前的輸出狀態(tài)。 4)對(duì)重要數(shù)據(jù)采用多處存儲(chǔ)擇多判決。 3)將重要環(huán)節(jié)的一次采樣、處理和輸出改為循環(huán)采樣、處理和輸出。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)一 煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其單片機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí) 67 （ 7）軟件冗余設(shè)計(jì) 軟件冗余設(shè)計(jì)就是在不影響程序正常運(yùn)行的情況下，將一次性操作改為循環(huán)重復(fù)操作，或多次重復(fù)操作，主要包括： 1)對(duì)接口電路的控制命令寄存器，由一次寫(xiě)入改為循環(huán)重復(fù)寫(xiě)入，當(dāng)接口電路的控制命令寄存器被干擾后，在下一個(gè)軟件循環(huán)周期內(nèi)得到修正。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)一 煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其單片機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí) 66 （ 6）設(shè)置軟件陷井及地址攔截 設(shè)置軟件陷井就是在未被使用的程序存儲(chǔ)器空間內(nèi)，反復(fù)設(shè)置跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)至能夠重新啟動(dòng)或出錯(cuò)處理的程序段。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行不正常時(shí)，將不能保證對(duì)定時(shí)器復(fù)位和重新預(yù)置的周期時(shí)間小于定時(shí)器定時(shí)時(shí)間，定時(shí)器輸出有效電平信號(hào)，使系統(tǒng)復(fù)位或進(jìn)入故障處理中斷程序。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)一 煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其單片機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí) 65 （ 5）設(shè)置監(jiān)視定時(shí)器 設(shè)置監(jiān)視定時(shí)器就是將定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間設(shè)定成略大于程序正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的最大循環(huán)周期時(shí)間，在循環(huán)程序中，設(shè)置一條使定時(shí)器復(fù)位或預(yù)置的指令，定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間到輸出端經(jīng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器接 CPU的復(fù)位信號(hào)端或中斷請(qǐng)求輸入端。 （ 4）系統(tǒng)抗干擾措施 系統(tǒng)抗干擾措施就是當(dāng)干擾使系統(tǒng)出現(xiàn)某種異常后，所采取的一些軟件和硬件抗干擾措施。地線要盡量粗，對(duì)于高頻系統(tǒng)應(yīng)采用多點(diǎn)接地，對(duì)于低頻系統(tǒng)可選用一點(diǎn)接地。 為防止強(qiáng)電磁干擾使系統(tǒng)或部分寄存器錯(cuò)誤復(fù)位，應(yīng)在芯片的 RESET復(fù)位端并接 0． 01uF獨(dú)石電容。 有可能產(chǎn)生火花的按鈕、開(kāi)關(guān)、繼電器和接觸器的接點(diǎn)，應(yīng)并接 RC電路吸收，一般 R取 l～ 2k ， C取 ～ ，如圖 130所示。每 l～ 5個(gè)低功耗集成電路使用 1個(gè) 0． 01～ O． 1 u F的獨(dú)石電容。 在板上穩(wěn)壓電源輸出端應(yīng)并接 1～ 10uF的鉭電解電容。如果系統(tǒng)中既有數(shù)字電路，又有模擬電路，應(yīng)將數(shù)字地與模擬地分開(kāi)布置，以減小相互之間的干擾。對(duì)于信號(hào)工作頻率在 l~l0MHz之間的系統(tǒng)，應(yīng)盡量采用多點(diǎn)接地，如果采用一點(diǎn)接地，接地線長(zhǎng)度應(yīng)不大于波長(zhǎng)的 l／ 16。信號(hào)工作頻率不小于 1MHz的系統(tǒng)可采用單點(diǎn)接地，如圖 127所示。除此之外，還應(yīng)盡量減小信號(hào)線長(zhǎng)度和計(jì)算機(jī)總線長(zhǎng)度，將模擬電路與數(shù)字電路分開(kāi)布置，將高頻電路與低頻電路分開(kāi)布置，將大功率元器件與小功率元器件分開(kāi)布置，將電磁元器件單獨(dú)布置。如果印制導(dǎo)線過(guò)細(xì)或過(guò)近，還會(huì)降低印制板可靠性，加大線間信號(hào)耦合干擾。如果布線不當(dāng)，將會(huì)加大負(fù)載波動(dòng)耦合干擾和印制板電路間信號(hào)耦合干擾，并且成本高，印制板電路質(zhì)量難以保證。印制板電路抗干擾設(shè)計(jì)主要包括印制電路板尺寸的選擇、元器件布置、地線布置、電源線布置、去稻電容配置等。但由于數(shù)字量需多路并行傳輸，因此，使用光電耦合器較多，設(shè)備體積較大，成本較高。在一些對(duì)速度要求不高的系統(tǒng)中，通常將模擬量轉(zhuǎn)換為頻率量再轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，或?qū)?shù)字量轉(zhuǎn)換為頻率量再轉(zhuǎn)換為模擬量，以減少光電耦合器的用量，降低設(shè)備成本和體積。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)一 煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其單片機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí) 56 同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備的電氣隔離。光電耦合器具有輸入電阻小 (一般為 100～ 1k之間 )、隔離電壓高 (輸入回路與輸出回路之間隔離電壓一般為 1500~7500V) 、絕緣電阻大 (輸入回路與輸出回路之間絕緣電阻一般為 1011~1012)、耦合電容小(輸入回路與輸出回路之間分布電容一般為 ～ 2pF) 、電流型輸入等優(yōu)點(diǎn)。 光電隔離能有效地抑制尖峰脈沖及各種高頻干擾，并利于本質(zhì)安全防爆隔離，是減少通道干擾和本質(zhì)安全防爆隔離的主要措施之一。傳輸線的特性阻抗除與本身特性有關(guān)外，還與所傳輸?shù)男盘?hào)頻率有關(guān)。傳輸線阻抗匹配就是使負(fù)載阻抗等于傳輸線的傳輸阻抗。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)一 煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其單片機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí) 53 低通濾波器 隔離變壓器 交流電網(wǎng) 整流電路 平滑濾波 器 穩(wěn)壓電路各功能板 圖 123 抗電源干擾原理框圖 低通濾波器 交流穩(wěn)壓器 78 X X + + 輸 入 F 輸 出 F 圖 124板上穩(wěn)壓電路原理圖 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)一 煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其單片機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí) 54 通道干擾主要用光電隔離的辦法來(lái)解決，對(duì)于信號(hào)頻率較高、傳輸距離較遠(yuǎn)的輸入輸出通道，還應(yīng)使用雙絞線傳輸，并注意阻抗匹配。輸入／輸出電容一般選獨(dú)石電容。平滑濾波器置于直流整流電源輸出，濾除 50Hz工頻干擾和其他交流成分，降低直流電源的交流紋波電壓。低通濾波器通常與隔離變壓器次級(jí)相連，濾除變壓器次級(jí)輸出的高次諧波，改善電源波形。隔離變壓器就是在 +之間用接地的屏蔽層隔離，從而減小初、次級(jí)之間的分布電容，減少高頻干擾。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)一 煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其單片機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí) 52 電源干擾通常采用變流穩(wěn)壓器、隔離變壓器、低通濾波器、平滑濾波器和板上穩(wěn)壓等辦法來(lái)解決，如圖 123所示。系統(tǒng)干擾主要有：空間干擾 (通過(guò)電磁波輻射竄入系統(tǒng) )、通道干擾 (通過(guò)信號(hào)輸入／輸出通道竄入系統(tǒng) )和電源干擾 (通過(guò)電源竄入系統(tǒng) )。一般地講，應(yīng)選擇技術(shù)先進(jìn)、銷(xiāo)量較大的芯片，這樣會(huì)獲得較高的性能價(jià)格比。在功能的劃分上，為了簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)，減小功耗，便于本質(zhì)安全防爆，降低成本，凡能夠用軟件、單片機(jī)及其少量外部電路完成的功能，應(yīng)盡量由它們完成，但也要考慮軟件開(kāi)發(fā)的工作量。對(duì)于參數(shù)變化后或故障后將影響電路本質(zhì)安全防爆性能的電阻、電容、電感、變壓器、晶體管等元件，在正常工作和規(guī)定的故障狀態(tài)下的電流、電壓和功率應(yīng)不大于其額定值的三分之二。必須使用時(shí)，應(yīng)盡量減小其電感量或電容量。對(duì)于輸出電流較大、電壓較高、功率較大的電源，還應(yīng)采用快速切斷或保護(hù)措施。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)一 煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其單片機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí) 49 在設(shè)計(jì)本質(zhì)安全型電路時(shí)，首先應(yīng)設(shè)計(jì)好本質(zhì)安全型電源。因此，本質(zhì)安全型防爆單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)是低電壓、小電流和小功率系統(tǒng)。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)一 煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其單片機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí) 48 （ 2）防爆設(shè)計(jì) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的防爆型式主要以本質(zhì)安全型為主，這是由于本質(zhì)安全型電氣設(shè)備與其他類(lèi)型的防爆電氣設(shè)備相比，具有體積小、重量輕、制造工藝簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別是本質(zhì)安全電路無(wú)論在正常工作狀態(tài)，還是在規(guī)定的故障狀態(tài)下都是安全的。在確定技術(shù)性能及指標(biāo)時(shí)，要根據(jù)用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的使用要求，并參考現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外類(lèi)似系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)、綜合考慮技術(shù)先進(jìn)性、易操作維護(hù)性、系統(tǒng)可靠性、生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性和經(jīng)濟(jì)效益等因素，提出比較合理的技術(shù)性能指標(biāo)，并查閱有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使之標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)一 煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其單片機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí) 46 （十二）爆炸性環(huán)境用單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 爆炸性環(huán)境用單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般包括技術(shù)性能指標(biāo)的確定、電氣防爆型式的選擇、軟硬件功能的劃分、芯片的選擇、抗干擾設(shè)計(jì)、電氣防爆設(shè)計(jì)等內(nèi)容。由于在掉電工作方式期問(wèn)時(shí)鐘振蕩器停止工作，因此，復(fù)位脈沖必須保持足夠的寬度，以確保時(shí)鐘振蕩器重新啟動(dòng)并達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài)。在掉電工作方式期間，電源 Vcc能降至 2V，但要保證在掉電工作方式開(kāi)始前電源 Vcc不低于正常值，并且在結(jié)束掉電工作方式前使電源 Vcc恢復(fù)到正常值。在掉電工作方式期間，口的引腳輸出各自 SFR的內(nèi)容。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)一 煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其單片機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí) 44 掉電工作方式 當(dāng)特殊功能寄存器 PCON的 PD=l時(shí)， CHMOS單片機(jī)便工作在掉電工作方式。 CHMOS單片機(jī)工作在等待工作方式時(shí)， CPU無(wú)時(shí)鐘，但振蕩器繼續(xù)工作，中斷、串行口和定時(shí)器模塊繼續(xù)工作，棧指針、程序計(jì)數(shù)器、程序狀態(tài)字、累加器和所有其他寄存器的內(nèi)容保持不變。因此，在