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一、概述
近年來，隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展和電路技術(shù)的提高，衡器的設(shè)計(jì)更加簡單，使用的元器件也更少！與此同時(shí)，稱重控制儀表的性能和可靠性也得到了快速發(fā)展。它的稱重速度、計(jì)量精度和穩(wěn)定性都有了很大的提高。但由于稱重控制儀表工作環(huán)境惡劣，有的是高溫高輻射的場合，有的是電網(wǎng)污染嚴(yán)重的場合(如電網(wǎng)中有大功率晶閘管或大功率電機(jī)等)。)，還有一些野外工作。這些場合都可能有強(qiáng)干擾源。這在設(shè)計(jì)上對儀器的抗干擾提出了更高的要求。根據(jù)干擾類型描述了以下設(shè)計(jì)措施。
二、電路本身產(chǎn)生的噪聲
(1)電源電路引起的干擾。
市電通過電力變壓器獲得所需的交流電壓，經(jīng)整流濾波后進(jìn)入三端穩(wěn)壓器，獲得各種DC電壓。其實(shí)！所有這些部分都有可能產(chǎn)生干擾，電網(wǎng)的干擾部分是高頻干擾，部分是低頻干擾。低頻干擾可以作為濾波電路中的紋波進(jìn)行濾波，高頻部分可以通過噪聲濾波器進(jìn)行濾波。電力變壓器根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作。因?yàn)榇怕凡皇峭耆]合的，所以有一部分泄漏在周圍形成干擾，可以通過電磁屏蔽消除。至于整流電路，由于整流二極管是非線性元件，工作時(shí)會產(chǎn)生基波為50Hz的多次諧波。如果這些諧波闖入下面的系統(tǒng)！也會對系統(tǒng)造成威脅。“解決方案是在每個(gè)二極管的兩側(cè)并聯(lián)一個(gè)0.01uF的聚乙烯電容。另外，布線PCB時(shí)，信號放大器要盡量遠(yuǎn)離電源和電源變壓器！最好把整個(gè)系統(tǒng)的電源分開。
(2)電源接口干擾。
有些儀器需要驅(qū)動一些執(zhí)行器，如電磁閥、電機(jī)、電爐絲等。這些元件由繼電器或晶閘管驅(qū)動，這些元件的打開會產(chǎn)生各種諧波和電磁波，因此在設(shè)計(jì)儀器時(shí)必須采取有效措施屏蔽這些干擾。對于繼電器，觸點(diǎn)的斷開或閉合是干擾源。解決辦法是在其觸頭兩側(cè)增加阻容吸收電路，晶閘管電路也可以采用同樣的方法。
三、外界干擾。
外界干擾主要是電磁干擾和輻射干擾，如果儀器在某些特定場合工作的話！比如在中頻爐或者電焊機(jī)附近，這些設(shè)備工作時(shí)會向周圍輻射強(qiáng)電磁波，這些強(qiáng)電磁波很容易進(jìn)入儀器或者數(shù)字系統(tǒng)的前向通道！程序跑了，解決這個(gè)問題的辦法就是用金屬外殼屏蔽這些干擾。國內(nèi)一些廠家生產(chǎn)的衡器都是用鋁合金外殼。還有一種來自空間的外部干擾，破壞力最大，就是閃電，在輕的情況下可以損壞元器件，嚴(yán)重的情況下可以報(bào)廢整個(gè)儀器。為了避免這種結(jié)果，變阻器可以并聯(lián)到電源的輸入線上。以上我們講了干擾的原因和簡單的抗干擾措施，這些措施在大多數(shù)情況下是有效的，但光靠這些遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。眾所周知，稱重控制儀是一種非常精密的儀器，人們對其測試結(jié)果要求非常嚴(yán)格，所以在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該給予足夠的重視。以下重點(diǎn)介紹線路的抗干擾設(shè)計(jì)。
四、PCB布線的抗干擾設(shè)計(jì)。
這部分設(shè)計(jì)主要包括模擬部分設(shè)計(jì)、電源部分設(shè)計(jì)、CPU及接口部分設(shè)計(jì)、顯示及按鈕部分設(shè)計(jì)等。
1.模擬電路設(shè)計(jì)。
衡器模擬部分的輸入是稱重傳感器的輸出信號！因?yàn)檫@個(gè)信號很弱！容易受到各種干擾，使稱重不準(zhǔn)確或不穩(wěn)定。因此，模擬部分的設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。模擬部分包括傳感器、放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。從抗干擾的角度來說，放大器和A/D轉(zhuǎn)換器可以分開做！這樣可以減少干擾的引入。此外，傳感器的輸出是一個(gè)緩慢變化的DC信號，上面疊加了一個(gè)相當(dāng)于電橋電壓的共模信號！所以！最好在放大前給信號加一個(gè)差模放大器。給這個(gè)放大器增加一個(gè)積分環(huán)節(jié)，可以起到一定的抗干擾作用。如果傳感器工作在電磁干擾嚴(yán)重的情況下，可以考慮增加初級有源濾波器。布線時(shí)！放大器的輸出引線應(yīng)盡可能靠近模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入。
2.微處理器和接口電路的設(shè)計(jì)。
應(yīng)該說數(shù)字電路本身具有抗干擾功能，但是如果干擾超過了器件的噪聲容限，也會受到干擾。解決辦法是在每個(gè)數(shù)字電路的電源引腳旁邊加一個(gè)0.1uF的獨(dú)立電容接地。如果空間有限，每3-4個(gè)芯片可以增加一個(gè)10uF的鉭電解電容。布線時(shí)，芯片的外圍元件應(yīng)盡可能靠近芯片本身，芯片電源與地之間的公共阻抗應(yīng)盡可能減小。模擬地和數(shù)字地要分開布線，最后才能進(jìn)行單點(diǎn)連接。焊接時(shí)，應(yīng)使用中性焊劑。如果使用酸性焊劑，系統(tǒng)工作一段時(shí)間后會發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致接觸不良，甚至焊點(diǎn)脫落。在此過程中，要防止虛焊。布線時(shí)，布局。結(jié)構(gòu)要合理，各種接線盡量短，發(fā)熱量大的部件要和其他部件分開。如果印刷電路板有引出引腳，應(yīng)采用電鍍金(或銀)的工藝。接線時(shí)要注意！應(yīng)避免線路之間的長距離平行布線，并盡可能增加線路之間的距離。
3.系統(tǒng)引線的選擇原則。
在儀器設(shè)計(jì)中，不可避免地要用到引線，如電源引線、顯示器和按鍵引線、模擬和數(shù)字引線、打印機(jī)引線和串行接口引線等。在儀器組裝過程中，這些導(dǎo)線不應(yīng)過長，否則過長的導(dǎo)線容易引入電磁干擾。為了使用導(dǎo)線時(shí)安裝方便，我們一般使用連接器。選擇連接器時(shí)，盡量選擇接觸可靠的元件，防止接觸不良造成干擾。
五、軟件抗干擾措施。
侵入微機(jī)測控系統(tǒng)的干擾頻譜往往是寬而隨機(jī)的。使用硬件抗干擾措施只能抑制某一頻段的干擾，部分干擾還是會侵入系統(tǒng)。這就需要軟件抗干擾措施。軟件有幾種抗干擾方法:
1.指令冗余。
在編寫系統(tǒng)程序時(shí)，可以在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令之后插入兩條無操作指令NOP，可以保證后續(xù)指令不會被拆解。從而規(guī)范運(yùn)行程序。對于決定程序流向的指令(如RET、ACALL、LCALL、LJMP、JZ等。)和一些在系統(tǒng)運(yùn)行中起重要作用的指令(SETBPL0等。)，這些指令可以重復(fù)寫2~3次，以保證這些指令的正確執(zhí)行。
2.軟件陷阱技術(shù)。
所謂軟件陷阱，就是利用boot指令強(qiáng)行把捕獲的飛行程序引導(dǎo)到入口地址0000H，然后在這里把程序轉(zhuǎn)到錯(cuò)誤處理程序，讓程序進(jìn)入正常。方法是:當(dāng)一個(gè)未使用的中斷對一個(gè)失控的程序開放時(shí)，可以在其相應(yīng)的中斷服務(wù)程序中設(shè)置一個(gè)軟件陷阱，以便及時(shí)捕捉錯(cuò)誤的中斷。對于飛向未使用的EPROM空間的程序，未使用的空間可以填充000002000個(gè)數(shù)據(jù)！最后的數(shù)據(jù)應(yīng)該是020000。當(dāng)程序飛到這個(gè)區(qū)域！會很快陷入正規(guī)。
3.技術(shù)看門狗。
微處理器被干擾后！程序可能會飛入“無限循環(huán)”。這個(gè)指令是多余的！軟件陷阱無法讓程序擺脫“無限循環(huán)”，可以用程序監(jiān)控技術(shù)！也就是通常所說的“看門狗”技術(shù)。程序正常執(zhí)行的時(shí)候！節(jié)目處理過一次，就是“喂狗”。如果節(jié)目飛走了！如果程序不能按時(shí)“喂狗”，與“看門狗”相關(guān)的電路會強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)位或使系統(tǒng)進(jìn)入錯(cuò)誤處理程序，使系統(tǒng)正?；３Ｓ玫挠布?ldquo;看門狗”包括單穩(wěn)態(tài)型、計(jì)數(shù)器型、特殊芯片，如MAX690、MAX692、MAX705等。現(xiàn)在很多新的51系列單片機(jī)都在芯片內(nèi)部集成了“看門狗”，使用時(shí)可以用指令打開。

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