课件第8章 智能仪器可靠性与抗干扰技术.pptVIP

4. 看门狗技术 下 页 上 页 返 回 PC受到干扰而失控，引起程序乱飞，也可能使程序陷入“死循环”。指令冗余技术、软件陷阱技术不能使失控的程序摆脱“死循环”的困境，通过采用程序监视技术，又称“看门狗”技术，使程序摆脱“死循环”。 测控系统的应用程序往往采用循环运行方式，每一次循环的时间基本固定。“看门狗”技术就是不断监视程序循环运行时间，若发现时间超过已知的循环设定时间，则认为系统陷入了“死循环”，然后强迫程序返回到0000H入口，在0000H处安排一段出错处理程序，使系统运行纳入正规。 软件看门狗技术: 在主程序中对T0中断服务程序进行监视；在T1中断服务程序中对主程序进行监视；T0中断监视T1中断。从概率观点，这种相互依存、相互制约的抗干扰措施将使系统运行的可能性大大提高。 * 5. 编写软件的其他注意事项 下 页 上 页 返 回 提高智能仪器中微机系统运行的可靠性，除了采用指令冗余、软件陷阱、“看门狗”技术外，编写程序时还应注意以下几点： （1）尽量采用单字节指令，以减少因干扰而程序乱飞的几率。 （2）慎用堆栈。程序运行中经常与堆栈打交道，但堆栈操作因干扰而出错的机率较大，堆栈操作次数越多，出错机率也越大。因此，在使用堆栈操作指令时，一次不能使用太多，减少子程序的个数，特别注意不要使子程序嵌套层次太多。 * 下 页 上 页 返 回 （3）屏蔽中断是受CPU内部中断允许控制寄存器控制的中断。不可屏蔽中断不受CPU内部中断允许控制寄存器控制。系统受到干扰时，很有可能使中断允许控制寄存器失效。从而使中断关闭。 “看门狗”发生的故障信号应接入CPU的不可屏蔽中断输入端NMI。MCS-51单片机没有不可屏蔽中断控制方式，“看门狗”电路输出的故障信号应接复位信号RESET端。 （4）智能仪器的微机系统所采用的可编程I/O芯片，如8255、8251等，原则上在上电启动后初始化一次即可。但工作模式控制字可能因噪声干扰等原因受到破坏，使系统输入/输出状态发生混乱。因此，在应用过程中，每次用到这种接口时，都要对有关功能重新设定一次，确保接口的可靠工作。 * 7.3 智能仪器抗干扰技术 7.3.1. 干扰产生与分类 噪声和干扰是仪器仪表的大敌，它混在信号之中会降低仪器的有效分辨能力和灵敏度，使测量结果产生误差。在数字逻辑电路中，如果干扰信号的电平超过逻辑元件的噪声容限电平，会使逻辑元件产生误动作，导致系统工作紊乱。 许多仪器仪表需要在很强的现场运行; 1.干扰与噪声 干扰与噪声是两个不同性质的概念。一般来说，把那些来自信号外部、可以用屏蔽或接地的方法加以减弱或消除的影响称为“干扰”；而把由于材料或器件内部的原因而产生的污染称为“噪声”。 下 页 上 页 返 回 * 2. 噪声的来源与特点 噪声是来自元器件内部的一种信号污染源。例如，任何处于绝对零度以上的导电体都会产生热噪声；因电子的随机作用会产生散粒噪声等等。 这些噪声的形态大多是由一些尖脉冲组成的，其幅度和相位都是随机的，因此常称为随机噪声，随机噪声的产生降低了传感器和仪器的分辨率，它混杂于信号之中，严重时甚至可把有用信号掩埋，给我们测试工作造成了巨大的困难。 统计分析表明，随机噪声幅度的概率分布属正态（高斯）分布。 下 页 上 页 返 回 * 3. 干扰的来源与特点 干扰的来源很多，性质也不一样，干扰窜入仪器的渠道主要有三个： （1）空间电磁场。通过电磁波辐射窜入仪器，如雷电、无线电波等。 （2）传输通道。各种干扰通过仪器的输入输出通道窜入，特别是长传输线受到的干扰更严重。 （3）配电系统。如来自市电的工频干扰，它可以通过电源变压器分布电容和各种电磁路径对测试系统产生影响。各种开关、可控硅的启闭，元器件的机械振动等都会对测试过程引起不同程度的干扰。 干扰的特点是来自测试系统外部，因此一般可以通过屏蔽、滤波或电路元器件的合理布局，通过电源线和地线的合理连接，引线的正确走向等措施 加以减弱或消除。 下 页 上 页 返 回 * 干扰的类型通常按干扰产生的原因、干扰传导模式和干扰波形的性质的不同进行划分。 1. 按干扰产生的原因分类 (1)放电干扰:主要是雷电、静电、电动机的电刷跳动、大功率开关触点断开等放电产生的干扰。 (2)高频振荡干扰:主要是中弧炉、感应电炉、开关电源、直流-交流变压器等产生高频振荡时形成的干扰。 (3)浪涌干扰:主要是交流系统中电动机启动电流、电炉合闸电流、开关调节器的导通电流以及晶闸管变流器等设备产生涌流引起的干扰。 尤其以各类开关分断电感