【正文】 當(dāng)信號(hào)在長(zhǎng)線中傳輸時(shí)，由于傳輸 線的分布電容和分布電感的影響，信號(hào)會(huì)在傳輸線內(nèi)部產(chǎn)生正。 4） 采用儀表放大器提高共模抑制比 儀表放大器具有共模抑制能力強(qiáng)、輸入阻抗高、漂移低、增益可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，是一種專門用來分離共模干擾與有用信號(hào)的器件。因此在 34 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中光電隔離得到了廣 泛應(yīng)用。 2） 光電隔離 光電耦合器是由發(fā)光二極管和光源三極管封裝在一個(gè)管殼內(nèi)組成的，發(fā)光二極管兩端為信號(hào)輸入端，光敏三極管的集電極和發(fā)射極分別作為光耦合器的輸出端，他們之間的信號(hào)是靠發(fā)光二極管在信號(hào)電壓的控制下發(fā)光，傳給光敏三極管來完成的。 1） 變壓器隔離 利用變壓 器把模擬信號(hào)電路與數(shù)字電路隔離開來，也就是把模擬地與數(shù)字地?cái)嚅_，以使共模干擾電壓不成回路，從而抑制了共模干擾。這種干擾可能是直流電壓，也可以是交流電壓，其幅值可達(dá)到幾伏甚至更高，取決于現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生干擾的環(huán)境條件和計(jì)算機(jī)等設(shè)備的接地情況。選用帶有屏蔽的雙絞線或同軸電纜作信號(hào)線，且有良好接地，并對(duì)測(cè)量?jī)x表進(jìn)行電磁屏蔽。 4）從選擇邏輯器件入手 ，利用邏輯器件的特性來抑制串模干擾。如果去積分周期等于主要串模干擾的周期或?yàn)檎麛?shù)倍，則通過積分比較變換后，對(duì)串模干擾有更好的抑制效果。 2）當(dāng)尖峰型串模干擾成為主要干擾時(shí)，用雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器可以削弱串模干擾的影響。 串模干擾的抑制方法應(yīng)從干擾信號(hào)的特性和來源入手，分別對(duì)不同情況采取相 33 應(yīng)的措施。串模干擾和被測(cè)信號(hào)在回路中所處的地位是相同的，總是以兩者之和作為輸入信號(hào)。內(nèi)部干擾主要是分布電容、分布電感引起的耦合感應(yīng)，電磁場(chǎng)輻射感應(yīng)，長(zhǎng)線 傳輸?shù)牟ǚ瓷洌帱c(diǎn)接地造成的電位差引起的干擾，寄生振蕩引起的干擾，甚至元件產(chǎn)生的噪聲也屬于內(nèi)部干擾。外部干擾指那些與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，而是有外界環(huán)境因素決定的；而內(nèi)部干擾則是由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、制造工藝等等決定的。軟件干擾投資低，但要求降低系統(tǒng)的工作效率。因此一個(gè)成功的抗干擾系統(tǒng)是由硬件和軟件相結(jié)合構(gòu)成的。硬件措施如果得當(dāng)，可將絕大多數(shù)干擾拒之門外，但仍然有少數(shù)干擾竄入微機(jī)系統(tǒng)，引起不良后果，所以軟件抗干擾措施作為第二道防線是必不可少的。所謂抗干擾，就是有用信號(hào)以外的噪聲或造成計(jì)算機(jī)設(shè)備不能正常工作的破壞因素。為什么實(shí)驗(yàn)室能正常模擬運(yùn)行的系統(tǒng)，到了工業(yè)環(huán)境就不能正常運(yùn)行了呢？原因是工業(yè)環(huán)境有強(qiáng)大的干擾，微機(jī)系統(tǒng)沒有采取抗干擾措施，或者措施不力。 31 開 始取 出 B T _ R E S 1B T _ R E S 1 3 . 2 V電 池 斷 路B T _ B R K = 1需 充 電C H _ F L G = 1B T _ R E S 1 0 . 5 V ?B T _ R E S 1 2 . 0 V ?N結(jié) 束NN電 池 短 路B T _ S H T ← 1電 池 正 常E D C _ F L G = 0E C _ F L G = 0 圖 電池檢測(cè)軟件流程圖 32 5 抗干擾措施 很多從事計(jì)算機(jī)控制工程的人員都有這樣的經(jīng)歷，當(dāng)他將經(jīng)過千辛萬苦安裝和調(diào)試好的樣機(jī)投入工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行時(shí)，卻不能正常工作。 2）當(dāng)輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器 IN1 中的電壓為 ~ 時(shí)，電池為正常狀態(tài)。應(yīng)急燈軟件設(shè)計(jì)主要有四部分構(gòu)成，一是應(yīng)急燈狀態(tài)的采集和應(yīng)急燈的點(diǎn)亮／關(guān)閉；二是電池狀態(tài)的采集和電池充電；三是數(shù)據(jù)通訊程序；四是軟件設(shè)計(jì)抗干擾和軟件看門狗． 30 開 始初 始 化應(yīng) 急 燈 狀 態(tài) 檢 測(cè)電 池 狀 態(tài) 檢 測(cè)電 池 充 電通 信 處 理應(yīng) 急 燈 狀 態(tài) 顯 示 圖 應(yīng)急燈主框圖 電池檢測(cè)軟件流程圖 圖 是電池檢測(cè)模塊的軟件流程圖，檢測(cè) 到的電壓輸入 A/D 轉(zhuǎn)換器中變?yōu)閿?shù)字信號(hào)送到單片機(jī)中進(jìn)行處理。 并為以后功能擴(kuò)展提供條件 。 基于硬件電路的設(shè)計(jì)，能用鍵盤點(diǎn)亮或熄滅某一盞應(yīng)急燈，及時(shí)的查詢應(yīng)急燈的狀態(tài)，還應(yīng)該能夠通過編程點(diǎn)亮系統(tǒng)中的部分或全部應(yīng)急燈 。 所以，主控器的軟件 設(shè)計(jì)的中心任務(wù)應(yīng)圍繞著與下位機(jī)的數(shù)據(jù)通信 。而對(duì)應(yīng)急燈信號(hào)采樣的任務(wù)，主要是由分散在應(yīng)急燈上的單片機(jī)來完成的。 當(dāng)電路發(fā)生短路或者過載時(shí) ，電路被自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PPTC 斷開，故障清除時(shí)， PPTC 可使電路自動(dòng)回復(fù) 。 分析電路 MAX485 發(fā)送或接收通過引腳 DE 即單片機(jī)引腳 控制 , =0 時(shí) , /RE=0, 則工作在接收方式 , 反之為發(fā)送方式。嚴(yán)格意義講： PPTC不是自恢復(fù)保險(xiǎn)絲， Resettable Fuse 才是自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。絕緣電阻： 100MΩ Min（ DC100V） 5） 靜電容量： 1pF Max 28 V11 V2 2P1B A 1 5 1 N 圖 防感應(yīng)雷用貼片防雷管 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲是一種過流電子保護(hù)元件，采用高分子有機(jī)聚合物在高壓、高溫，硫化反應(yīng)的條件下，攙加導(dǎo)電粒子材料后，經(jīng)過特殊的工藝加工而成。（ 8/20μ s ,2021A） 3） 反應(yīng)速度快。 主要 特性 有 ： 1） 比陶瓷管式封裝體積更小，更薄，適合高密度表面貼裝。 RE5DE6R07 V C C 8B 9A 10G N D ADI12M A X 4 8 5U3 圖 MAX485 引腳圖 貼片防雷管 BA151N BA/BC 系列 本品為防感應(yīng)雷用貼片防雷管。 A—— 接收器非反相輸出和驅(qū)動(dòng)器非反向輸出端。 DE—— 驅(qū)動(dòng)器輸出使能， DE=1，允許驅(qū)動(dòng)器工作； DE=0.，驅(qū)動(dòng)器被禁止，輸出端為高祖。 RO—— 接收器的輸出 /RE—— 接收器輸出使能。其工作電源為 +5V，額定電流為 300uA，采用雙工通訊方式。每種型號(hào)的 IC 芯片包含一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器，符合 RS485 通信標(biāo)準(zhǔn)。 27 當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸速率在 105bps 以下時(shí)，傳輸距離往往可以達(dá)到 1200m 以上。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸速率在105~107bps 范圍內(nèi)時(shí)， 通信距離主要由傳輸線歐姆阻抗、集膚效應(yīng)等損耗引起信號(hào)畸變而受限制由于損耗與頻率有關(guān)，數(shù)據(jù)傳輸距離會(huì)隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的降低而增加。雙絞 線的特性阻抗一般在 110~130?之間，它與線的絕緣材料的厚度及導(dǎo)線的直徑有關(guān)，與絞合的松緊程度關(guān)系不是很大，所以通常在傳輸線末端連接 120? 的電阻進(jìn)行阻抗匹配。 此外，在 RS485 總線末端接入 120? 的電阻是為了對(duì)通信線路進(jìn)行阻抗匹配。 5） 接收器的輸入靈敏度為 ? 200mV（即 VAVB? ，表示信號(hào)“ 1”；VAVB? ,表示信號(hào)“ 0”） 需要說明的是， RS485 接口標(biāo)準(zhǔn)中 12 ?K 接收器輸入阻抗被稱為單位阻抗，在一個(gè)總線上最多只能連接 32 個(gè)單位阻抗的收發(fā)器。 2） 驅(qū)動(dòng)器能輸出 ? 7V 的共模電壓。在很多需要提高串口通信距離的應(yīng)用場(chǎng)合 RS485 可以很好的滿足要求。 U?O P T O I S O 1 1AK1CE 圖 TPL5211 引腳圖 26 1A—— 陽極 1K—— 陰極 1C—— 發(fā)射極 1E—— 集電極 接口 51 單片機(jī)僅含有一個(gè)具有 UART 全部功能的串口，該接口可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，也可以作為一個(gè)同步移位寄存器使用。 當(dāng)在輸入端加一正向?qū)妷海?LED 發(fā)光，光敏三級(jí)管受光照，發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，三級(jí)管相當(dāng)于開關(guān)。它廣泛用于電平轉(zhuǎn)換、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離 、開關(guān)電路、 遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器 (SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。8 種典型產(chǎn)品的型號(hào)：通用型 (無基極引線 )、通用型 (有基極引線 )、達(dá)林頓型、高速型、光集成電路、光纖型、光敏晶閘管型和光敏場(chǎng)效應(yīng)管型。近年來問世的線性光耦合器能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或模擬電流信號(hào)，使其應(yīng)用領(lǐng)域大為拓寬。所以，他在長(zhǎng)線傳輸信息中作為終端隔離與案件可以大大提高信噪比，在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號(hào)隔離的接口器件可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性。由于光耦合器的輸入輸出間互相隔離，電信號(hào)傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（ LED），使之發(fā)出一定的波長(zhǎng)的光，被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流，在經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。光耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào)，它對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用。 通信模塊 通信模塊電路圖見圖 ICICIEIEIAIAIKIKT L P 52 1 1U11A301K312A322K331C341E352C362E37T L P 52 1 2U2RE5DE6R07V C C8B9A10G N DADI12M A X 48 5U3R34. 7kR21kR11kV0C110uFC2C A PR41k R54. 7kV c cR X 0R E 0T X 0G N DR64. 7kF2P P T CF1P P T CV11V22P1BA151N 12J3485R71KR8 1K12J4R9 0. 12 kP 2. 0P 3. 0P 3. 1 圖 通信模塊電路圖 25 器件選型 TPL5211 非線性光耦。X25045 芯片內(nèi)包含有一個(gè)看門狗定時(shí)器，可通過軟件預(yù) 置系統(tǒng)的監(jiān)控時(shí)間。 在圖 310 中 ,ADC0809 的 A/D 啟動(dòng)端 START 由 51 單片機(jī)的 P27 與寫控制信號(hào)/WR 經(jīng)過或非門后控制，轉(zhuǎn)換完成后 ADC0809 的 EOC 端信號(hào)反相后送入 51 單片機(jī)的 INT0 端，觸發(fā) 51 單片機(jī)外部中斷服務(wù)程序，在終端中讀取 A/D 數(shù)據(jù)。模擬信號(hào)輸入端 IN0 用于輸入待轉(zhuǎn)換的光源檢測(cè)電壓， IN1 用于輸入 待轉(zhuǎn)換的 Li 電池檢測(cè)電壓。但是如果內(nèi)部的寫周期已經(jīng)被初始化后， WP 變?yōu)榈筒粫?huì)對(duì)寫操作造成影響。當(dāng) WP 引腳為高電平時(shí)，所有的功能都正常。 4） /CS ：芯片使能信號(hào)，當(dāng)其為高電平時(shí)，芯片不被選擇， SO 腳為高阻態(tài)，除非一個(gè)內(nèi)部的寫操作正在進(jìn)行，否則芯片處于待機(jī)模式；當(dāng)引腳為低電平時(shí)，芯片處于活動(dòng)模式，在上電后，在任何操作之前需要 CS 引腳的一個(gè)從高電平到低電平的跳變。 2） SI：串行數(shù)據(jù)輸入腳，所有的操作碼、字節(jié)地址和數(shù)據(jù)從 SI 腳寫入，在時(shí)鐘的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被鎖定。 1） SO：串行數(shù)據(jù)輸出腳，在一個(gè)讀操作的過程中，數(shù)據(jù)從 SO 腳移位輸出。工作原理：在系統(tǒng)運(yùn)行以后就啟動(dòng)了看門狗的計(jì)數(shù)器，看門狗就開始自動(dòng)計(jì)數(shù)，如果到了一定時(shí)間還不去清零看門狗，那么看門狗計(jì)數(shù)器就會(huì)溢出從而引起看門狗中斷，造成系統(tǒng)復(fù)位。 LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV（見圖 ）。當(dāng) OE 為高電平時(shí)， Q0~Q7程高祖狀態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 74LS373 的輸出端 D0~D7 可以直接總線相連。 I N 085I N 186I N 287I N 388I N 489I N 590I N 691I N 792r e f( )93r e f( + )94m s b 2 1P 0 72 2P 0 62 3P 0 52 4P 0 42 5P 0 32 6P 0 22 7P 0 11 s b 2 8P 0 0E O CE O CA D D A1 0 4A D D B1 0 5A D D C1 0 6A L E1 0 7E N A B L E1 0 8S T A R T1 0 9C L O C K1 1 0U50 8 0 9 圖 8089 引腳圖 存器擴(kuò)展并行輸出口 74LS373 74LS373 的引腳功能如下： 1） 1D~8D： 8 位數(shù)據(jù)輸入端。 6） CLK:時(shí)鐘輸入端。 4） EOC、 OE： EOC 為轉(zhuǎn)換輸出結(jié)束信號(hào)脈沖輸出端口， OE 端的電平由低變高，打開三態(tài)輸出鎖存器，將轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 2） 21~28： 8 位數(shù)字量輸出端口。 ADC0809 的引腳分布圖如圖 所示。 4）轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100us,存取時(shí)間為 135us。 2)輸出與 TTL 兼容，無需外部進(jìn)行 0 點(diǎn)和滿度調(diào)整。 A/D ADC0809 ADC0809 是 NS 公司生產(chǎn)的 CMOS、 8 位、 8 通道、逐次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。 RST/VP0：雙功能引腳，在單片機(jī)工作期間，當(dāng)引腳上出現(xiàn)連接 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。當(dāng)該引腳信號(hào)有效（低電平）時(shí)，選擇片