紅外測(cè)溫儀抗干擾技術(shù)的研究

紅外測(cè)溫儀抗干擾技術(shù)的研究

摘要：抗干擾技術(shù)是智能儀表使用中需要考慮的問(wèn)題，文中著重研究了紅外測(cè)溫儀中抗干擾技術(shù) 的實(shí)現(xiàn)。對(duì)系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)包括硬件和軟件抗干擾設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了闡述。說(shuō)明了紅外測(cè)溫儀中看門(mén) 狗技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理和功能，給出了看門(mén)狗監(jiān)控電路與單片機(jī)的接口連接。對(duì)看門(mén)狗定時(shí)器的溢出時(shí)間 和看門(mén)狗復(fù)位電路的時(shí)序進(jìn)行了分析。詳細(xì)闡述了看門(mén)狗電路復(fù)位技術(shù)的軟件設(shè)計(jì)。并給出了看門(mén) 狗技術(shù)實(shí)現(xiàn)的軟件程序。這些硬件與軟件抗干擾措施在產(chǎn)品實(shí)踐中是有效的。 溫度計(jì)| 溫度表| 風(fēng)速計(jì)| 照度計(jì)| 噪音計(jì)| 輻照計(jì)| 聲級(jí)計(jì)| 溫濕度計(jì)| 紅外線測(cè)溫儀| 溫濕度儀| 紅外線溫度計(jì)| 露點(diǎn)儀| 亮度計(jì)

1 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì) 單片機(jī)復(fù)位。 系統(tǒng)中最容易受干擾的部位是電源、接地系統(tǒng)、
1．2 軟件抗干擾設(shè)計(jì) 輸入和輸出。干擾噪聲耦合和傳播的主要途徑是傳 采用數(shù)字濾波等方法實(shí)現(xiàn)軟件抗干擾設(shè)計(jì)。 導(dǎo)、靜電感應(yīng)、公共阻抗耦合、漏電流和發(fā)射電磁場(chǎng)。
2 看門(mén)狗電路硬件設(shè)計(jì) 抑制干擾的方法是采用全浮空輸入方式將數(shù)字地和 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中使用X25045芯片完成看門(mén)狗電 模擬地分開(kāi)，采用嚴(yán)格的接地措施。采用光耦合和高 路實(shí)現(xiàn)抗干擾。其硬件設(shè)計(jì)連接圖如圖1所示。 性能濾波電路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理。 1．1 硬件抗干擾設(shè)計(jì) 配置去耦電容。在每個(gè)芯片的電源與地之間接1 個(gè)0．1 陶瓷電容，在印刷電路板的電源輸入處也接 1個(gè)10 的鉭電容和1個(gè)0．1 陶瓷電容，這樣可 以消除大部分高頻干擾。 采用良好的接地系統(tǒng)。良好的地線層可避免共 模電阻耦合，導(dǎo)線與地線也不會(huì)形成環(huán)流，產(chǎn)生所謂 的天線效應(yīng)。將印刷電路板地線做得短而粗，能使電 磁干擾以最短的路徑進(jìn)入地線而消失。 復(fù)位電路設(shè)計(jì)。利用X25045芯片設(shè)計(jì)看門(mén)狗電 路，監(jiān)視單片機(jī)的工作情況。在單片機(jī)正常運(yùn)行時(shí)不 斷地發(fā)出置位清零信號(hào)給X25045芯片的看門(mén)狗電路， 使之無(wú)法產(chǎn)生溢出信號(hào)。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，沒(méi)有 對(duì)X25045芯片進(jìn)行置位清零操作，則產(chǎn)生溢出信號(hào)使 看門(mén)狗復(fù)位電路硬件連接圖 圖1中X25045的引腳1片選信號(hào)Cs與單片機(jī) AT89C51的PO．0相連，X25045的引腳2串行輸出信號(hào) s0與單片機(jī)AT89C51的P0．1相連，X25045的引腳3 寫(xiě)保護(hù)WP與引腳4接地端VSS相連共同接地，X25045 的引腳6串行時(shí)鐘輸入SCK與單片機(jī)AT89C51的 PO．2相連，X25045的引腳5串行輸入sI與單片機(jī) AT89C51的Po．
3相連。在X25045的引腳8 VCC和引 腳7復(fù)位信號(hào)RESET之間接1個(gè)10 kQ上拉電阻。由 于X25045引腳7是一個(gè)開(kāi)漏型的輸出引腳，所以在使 用時(shí)必須接上拉電阻。3 看門(mén)狗電路實(shí)現(xiàn)原理 系統(tǒng)中使用看門(mén)狗監(jiān)控電路，以防程序“跑飛”。 在正常工作時(shí)，程序中周期性地清除看門(mén)狗，這樣看 門(mén)狗定時(shí)器不會(huì)溢出。當(dāng)系統(tǒng)受到干擾使程序“跑 飛”時(shí)，看門(mén)狗定時(shí)器得不到及時(shí)清除而溢出，產(chǎn)生單 片機(jī)復(fù)位信號(hào)使系統(tǒng)重新開(kāi)始。在1．4 S內(nèi)芯片不觸 發(fā)X25045看門(mén)狗輸入引腳1 WDI，就說(shuō)明程序已經(jīng)紊 亂，X25045引腳7輸出端將輸出高電平發(fā)出復(fù)位信 號(hào)，使單片機(jī)可靠復(fù)位。
3．1 功能描述 X25045芯片將4種功能合于一體。上電復(fù)位控 制、看門(mén)狗定時(shí)器、電壓監(jiān)視和具有塊保護(hù)功能的串 行E2PROM集成。這種組合降低了系統(tǒng)成本并減少了 對(duì)電路板空間的要求�？撮T(mén)狗定時(shí)器對(duì)微控制器提 供了獨(dú)立的保護(hù)系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，在可選的 超時(shí)周期之后，X25045看門(mén)狗將以RESET信號(hào)做出響 應(yīng)。用戶(hù)可從3個(gè)預(yù)置的值中選擇此周期。 利用X25045低 檢測(cè)電路，可以保護(hù)系統(tǒng)使之 免受低電壓狀況的影響。當(dāng) 降低到轉(zhuǎn)換點(diǎn)以下 時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位一直確保到 返回且穩(wěn)定為止。 X25045的存貯器部分是CMOS的4 096位串行 E2PROM ， 它在內(nèi)部按512×8來(lái)組織。X25045的特點(diǎn) 是具有允許簡(jiǎn)單的三線總線工作的串行外設(shè)接口(se— rial Perpheral Interface即SPI)和軟件協(xié)議。
3．2 芯片引腳使用及功能 X25045的引腳1為CS／WDI，片選輸入／看門(mén)狗復(fù) 位輸入。當(dāng)CS是高電平時(shí)，芯片未被選中，并將SO 置為高阻態(tài)，在cs是高電平時(shí)，將cs拉低將使芯片 處于選擇狀態(tài)，在上電后任何操作之前，cs必須要有 1個(gè)由高變低的過(guò)程。在看門(mén)狗定時(shí)器超時(shí)并產(chǎn)生復(fù) 位之前，1個(gè)加在WDI引腳上由高到低的電平變化將 復(fù)位看門(mén)狗定時(shí)器。引腳2 So為串行數(shù)據(jù)輸出引腳， 在讀周期，數(shù)據(jù)在SCK脈沖的下降沿由sO引腳送出。 引腳3 WP為寫(xiě)保護(hù)輸入。當(dāng)WP引腳是低電平時(shí)， X25045中的寫(xiě)操作被禁止，但是其他的功能正常，當(dāng) 引腳是高電平時(shí)，所有操作正常。如果在cs是低電 平，WP變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，則會(huì)中斷向X25045中的寫(xiě)操 作。引腳7為RESET復(fù)位輸出。RESET是一個(gè)開(kāi)漏 型輸出引腳，只要 下降到最小允許 值，這個(gè)引 腳就會(huì)輸出高電平，一直到 上升超過(guò)最小允許值 之后200 Ins．同時(shí)它也受看門(mén)狗定時(shí)器控制，只要看門(mén) 狗處于激活狀態(tài)，并且WDI引腳上電平保持為高或者 為低超過(guò)了定時(shí)的時(shí)間，就會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。cs引腳 上的一個(gè)下降沿將會(huì)復(fù)位看門(mén)狗定時(shí)器。引腳6 SCK 為串行時(shí)鐘。引腳5 SI為串行數(shù)據(jù)輸入端，指令碼、 地址、數(shù)據(jù)都通過(guò)這個(gè)引腳進(jìn)行輸入，在SCK的上升 沿進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入，并且高位MSB在前。
3．3 看門(mén)狗定時(shí)器的溢出時(shí)間 X25045芯片狀態(tài)寄存器中的WD0和WD1用于設(shè) 置看門(mén)狗定時(shí)器的溢出時(shí)間�？赏ㄟ^(guò)WRSR指令進(jìn) 行設(shè)置。其格式如表1所示。 表1 看門(mén)狗定時(shí)器溢出時(shí)間設(shè)置
3．4 看門(mén)狗復(fù)位電路的時(shí)序 看門(mén)狗復(fù)位電路時(shí)序如圖2所示。twBo為看門(mén)狗 定時(shí)器溢出時(shí)間。只要CS即看門(mén)狗復(fù)位輸入引腳 WDI上電平保持為高或者為低超過(guò)了twBo，就會(huì)產(chǎn)生 RESET復(fù)位信號(hào)。 圖2 看門(mén)狗復(fù)位電路時(shí)序圖
4 看門(mén)狗復(fù)位程序 看門(mén)狗定時(shí)器電路監(jiān)測(cè)X25045的WDI引腳輸 入，判斷紅外測(cè)溫儀是否正常工作，在設(shè)定的定時(shí)時(shí) 間以?xún)?nèi)，系統(tǒng)必須在WDI引腳上產(chǎn)生從高到低的電平 變化。否則X25045將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)。在X25045 的內(nèi)部狀態(tài)寄存器中有2個(gè)可編程位WD1和WD0，決 定了看門(mén)狗定時(shí)器溢出時(shí)間，通過(guò)指令改變WD1和 WD0，可改變看門(mén)狗定時(shí)器溢出時(shí)間�？撮T(mén)狗復(fù)位程 序通過(guò)寫(xiě)入狀態(tài)字完成定時(shí)時(shí)間的設(shè)置1．4 S．通過(guò)執(zhí) 行程序，可以在X25045的WDI引腳不斷產(chǎn)生高低電 平，這樣就不會(huì)使X25045的復(fù)位引腳RESET 產(chǎn)生高 電平復(fù)位信號(hào)而導(dǎo)致紅外測(cè)溫儀復(fù)位�？撮T(mén)狗復(fù)位 流程圖如圖3所示。 打開(kāi)寫(xiě)使能開(kāi)關(guān) 寫(xiě)允許 執(zhí)行寫(xiě)狀態(tài) 寄存器指令 設(shè)置看門(mén)狗 定時(shí)器溢出時(shí)間 l復(fù)位看門(mén)狗定時(shí)器l ④ 圖3 看門(mén)狗復(fù)位流程圖 看門(mén)狗復(fù)位程序如下所示。 XCS EQU P0．0 XSO EQU P0．1 XCI2( EQU P0．2 XSI EQU P0．3WATCH D： MOV A，#06H ；打開(kāi)寫(xiě)使能開(kāi)關(guān) CUt XcS IcAIL WD WRITE ；調(diào)用串行輸出寫(xiě)入程序 S圈l1B XCS MOV A，#01H ；寫(xiě)狀態(tài)寄存器指令 CU XCS LCAI上WD WRITE MOV A，#03H ；寫(xiě)入狀態(tài)字，設(shè)置定時(shí)溢出時(shí)間 LCALL W D WRITE S明l1B XCS ABC： CPL XCS ；累加器內(nèi)容取反 NOP ：延時(shí) NOP SJ ABC SJ $ WDWRITE：CLR XCLK ；串行輸出寫(xiě)入程序 MOV R7，#8 ；串行輸出8次循環(huán) I／)OP： R【c A ：累加器的值帶進(jìn)位位左移l位送入進(jìn)位位 MOV XSI，C ；進(jìn)位位的值送人X250t5串行輸入端SI SE】l1B XCU( NOP N0P Cl|R N0P N0P DJNZ R田 XCLK ；時(shí)序配合 R7，LOOP ；循環(huán)次數(shù)不為0繼續(xù) 
5 結(jié)束語(yǔ)
應(yīng)用該儀器成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)回轉(zhuǎn)窯燒成帶外殼 溫度的監(jiān)測(cè)。由于采用了較好的抗干擾措施，使儀器 工作穩(wěn)定�？梢詫�(duì)溫度異常變化及時(shí)報(bào)警，為操作工 的操作提供參考�？梢约皶r(shí)處理?yè)屝蓿瑴p小停車(chē)次 數(shù)，延長(zhǎng)回轉(zhuǎn)窯壽命，提高生產(chǎn)率。