紅外測溫儀抗干擾技術(shù)的研究

紅外測溫儀抗干擾技術(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題，文中著重研究了紅外測溫儀中抗干擾技術(shù) 的實現(xiàn)。對系統(tǒng)抗干擾設(shè)計包括硬件和軟件抗干擾設(shè)計方法進行了闡述。說明了紅外測溫儀中看門 狗技術(shù)的實現(xiàn)原理和功能，給出了看門狗監(jiān)控電路與單片機的接口連接。對看門狗定時器的溢出時間 和看門狗復(fù)位電路的時序進行了分析。詳細闡述了看門狗電路復(fù)位技術(shù)的軟件設(shè)計。并給出了看門 狗技術(shù)實現(xiàn)的軟件程序。這些硬件與軟件抗干擾措施在產(chǎn)品實踐中是有效的。 溫度計| 溫度表| 風(fēng)速計| 照度計| 噪音計| 輻照計| 聲級計| 溫濕度計| 紅外線測溫儀| 溫濕度儀| 紅外線溫度計| 露點儀| 亮度計

1 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計 單片機復(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 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)字濾波等方法實現(xiàn)軟件抗干擾設(shè)計。 導(dǎo)、靜電感應(yīng)、公共阻抗耦合、漏電流和發(fā)射電磁場。
2 看門狗電路硬件設(shè)計 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)計中使用X25045芯片完成看門狗電 模擬地分開，采用嚴(yán)格的接地措施。采用光耦合和高 路實現(xiàn)抗干擾。其硬件設(shè)計連接圖如圖1所示。 性能濾波電路對輸入信號進行處理。 1．1 硬件抗干擾設(shè)計 配置去耦電容。在每個芯片的電源與地之間接1 個0．1 陶瓷電容，在印刷電路板的電源輸入處也接 1個10 的鉭電容和1個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入地線而消失。 復(fù)位電路設(shè)計。利用X25045芯片設(shè)計看門狗電 路，監(jiān)視單片機的工作情況。在單片機正常運行時不 斷地發(fā)出置位清零信號給X25045芯片的看門狗電路， 使之無法產(chǎn)生溢出信號。如果在規(guī)定的時間內(nèi)，沒有 對X25045芯片進行置位清零操作，則產(chǎn)生溢出信號使 看門狗復(fù)位電路硬件連接圖 圖1中X25045的引腳1片選信號Cs與單片機 AT89C51的PO．0相連，X25045的引腳2串行輸出信號 s0與單片機AT89C51的P0．1相連，X25045的引腳3 寫保護WP與引腳4接地端VSS相連共同接地，X25045 的引腳6串行時鐘輸入SCK與單片機AT89C51的 PO．2相連，X25045的引腳5串行輸入sI與單片機 AT89C51的Po．
3相連。在X25045的引腳8 VCC和引 腳7復(fù)位信號RESET之間接1個10 kQ上拉電阻。由 于X25045引腳7是一個開漏型的輸出引腳，所以在使 用時必須接上拉電阻。3 看門狗電路實現(xiàn)原理 系統(tǒng)中使用看門狗監(jiān)控電路，以防程序“跑飛”。 在正常工作時，程序中周期性地清除看門狗，這樣看 門狗定時器不會溢出。當(dāng)系統(tǒng)受到干擾使程序“跑 飛”時，看門狗定時器得不到及時清除而溢出，產(chǎn)生單 片機復(fù)位信號使系統(tǒng)重新開始。在1．4 S內(nèi)芯片不觸 發(fā)X25045看門狗輸入引腳1 WDI，就說明程序已經(jīng)紊 亂，X25045引腳7輸出端將輸出高電平發(fā)出復(fù)位信 號，使單片機可靠復(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、看門狗定時器、電壓監(jiān)視和具有塊保護功能的串 行E2PROM集成。這種組合降低了系統(tǒng)成本并減少了 對電路板空間的要求�？撮T狗定時器對微控制器提 供了獨立的保護系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，在可選的 超時周期之后，X25045看門狗將以RESET信號做出響 應(yīng)。用戶可從3個預(yù)置的值中選擇此周期。 利用X25045低 檢測電路，可以保護系統(tǒng)使之 免受低電壓狀況的影響。當(dāng) 降低到轉(zhuǎn)換點以下 時，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來組織。X25045的特點 是具有允許簡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／看門狗復(fù) 位輸入。當(dāng)CS是高電平時，芯片未被選中，并將SO 置為高阻態(tài)，在cs是高電平時，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個由高變低的過程。在看門狗定時器超時并產(chǎn)生復(fù) 位之前，1個加在WDI引腳上由高到低的電平變化將 復(fù)位看門狗定時器。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為寫保護輸入。當(dāng)WP引腳是低電平時， X25045中的寫操作被禁止，但是其他的功能正常，當(dāng) 引腳是高電平時，所有操作正常。如果在cs是低電 平，WP變?yōu)榈碗娖綍r，則會中斷向X25045中的寫操 作。引腳7為RESET復(fù)位輸出。RESET是一個開漏 型輸出引腳，只要 下降到最小允許 值，這個引 腳就會輸出高電平，一直到 上升超過最小允許值 之后200 Ins．同時它也受看門狗定時器控制，只要看門 狗處于激活狀態(tài)，并且WDI引腳上電平保持為高或者 為低超過了定時的時間，就會產(chǎn)生復(fù)位信號。cs引腳 上的一個下降沿將會復(fù)位看門狗定時器。引腳6 SCK 為串行時鐘。引腳5 SI為串行數(shù)據(jù)輸入端，指令碼、 地址、數(shù)據(jù)都通過這個引腳進行輸入，在SCK的上升 沿進行數(shù)據(jù)的輸入，并且高位MSB在前。
3．3 看門狗定時器的溢出時間 X25045芯片狀態(tài)寄存器中的WD0和WD1用于設(shè) 置看門狗定時器的溢出時間�？赏ㄟ^WRSR指令進 行設(shè)置。其格式如表1所示。 表1 看門狗定時器溢出時間設(shè)置
3．4 看門狗復(fù)位電路的時序 看門狗復(fù)位電路時序如圖2所示。twBo為看門狗 定時器溢出時間。只要CS即看門狗復(fù)位輸入引腳 WDI上電平保持為高或者為低超過了twBo，就會產(chǎn)生 RESET復(fù)位信號。 圖2 看門狗復(fù)位電路時序圖
4 看門狗復(fù)位程序 看門狗定時器電路監(jiān)測X25045的WDI引腳輸 入，判斷紅外測溫儀是否正常工作，在設(shè)定的定時時 間以內(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)生一個復(fù)位信號。在X25045 的內(nèi)部狀態(tài)寄存器中有2個可編程位WD1和WD0，決 定了看門狗定時器溢出時間，通過指令改變WD1和 WD0，可改變看門狗定時器溢出時間。看門狗復(fù)位程 序通過寫入狀態(tài)字完成定時時間的設(shè)置1．4 S．通過執(zhí) 行程序，可以在X25045的WDI引腳不斷產(chǎn)生高低電 平，這樣就不會使X25045的復(fù)位引腳RESET 產(chǎn)生高 電平復(fù)位信號而導(dǎo)致紅外測溫儀復(fù)位。看門狗復(fù)位 流程圖如圖3所示。 打開寫使能開關(guān) 寫允許 執(zhí)行寫狀態(tài) 寄存器指令 設(shè)置看門狗 定時器溢出時間 l復(fù)位看門狗定時器l ④ 圖3 看門狗復(fù)位流程圖 看門狗復(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 ；打開寫使能開關(guān) CUt XcS IcAIL WD WRITE ；調(diào)用串行輸出寫入程序 S圈l1B XCS MOV A，#01H ；寫狀態(tài)寄存器指令 CU XCS LCAI上WD WRITE MOV A，#03H ；寫入狀態(tài)字，設(shè)置定時溢出時間 LCALL W D WRITE S明l1B XCS ABC： CPL XCS ；累加器內(nèi)容取反 NOP ：延時 NOP SJ ABC SJ $ WDWRITE：CLR XCLK ；串行輸出寫入程序 MOV R7，#8 ；串行輸出8次循環(huán) I／)OP： R【c A ：累加器的值帶進位位左移l位送入進位位 MOV XSI，C ；進位位的值送人X250t5串行輸入端SI SE】l1B XCU( NOP N0P Cl|R N0P N0P DJNZ R田 XCLK ；時序配合 R7，LOOP ；循環(huán)次數(shù)不為0繼續(xù) 
5 結(jié)束語
應(yīng)用該儀器成功地實現(xiàn)了對回轉(zhuǎn)窯燒成帶外殼 溫度的監(jiān)測。由于采用了較好的抗干擾措施，使儀器 工作穩(wěn)定�？梢詫�溫度異常變化及時報警，為操作工 的操作提供參考�？梢约皶r處理搶修，減小停車次 數(shù)，延長回轉(zhuǎn)窯壽命，提高生產(chǎn)率。