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《抗干擾設(shè)計，硬件抗干擾設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、4.5抗干擾設(shè)計在理想情況下，一個系統(tǒng)的性能僅有該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用元器件的性能指標(biāo)來決定，但是測控系統(tǒng)在使用過程中，由于內(nèi)部或外部干擾的影響，在被測信號電壓或電流上會疊加干擾信號，通常把這種干擾信號稱為噪聲。在檢測系統(tǒng)中，噪聲對被測信號存在著嚴(yán)重影響，當(dāng)被測信號微弱時，就會被干擾信號淹沒掉，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集誤差；在控制系統(tǒng)中，噪聲干擾可能會導(dǎo)致誤操作。因此，在分析和設(shè)計測控系統(tǒng)時，必須考慮到可能存在的干擾對系統(tǒng)的影響，從硬件和軟件上采取相應(yīng)的措施消除和抑制系統(tǒng)中的噪聲，增強系統(tǒng)的抗干擾能力。所有噪聲干擾的形成必須具有三個要素：噪聲源、對噪聲敏感的
2、接收電路以及噪聲源到接收電路間的耦合通道。因此，抑制噪聲干擾的方法相應(yīng)地有三個：抑制噪聲源的強度、使接收電路對噪聲不敏感、抑制或切斷噪聲源與接收電路間的耦合通道。多數(shù)情況下，須在這三個方面同時采取措施。本自由擺平衡控制系統(tǒng)包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，所以抗干擾也從軟、硬件兩方面考慮。4.5.1硬件抗干擾1、抑制干擾源干擾源是指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號，交流電源的干擾是電路系統(tǒng)的干擾源之一。電源干擾是指電源過壓、欠壓、浪涌以及產(chǎn)生的尖峰等電壓噪聲，通過電源內(nèi)阻耦合到電路中。本次設(shè)計使用了交流穩(wěn)壓器，保證電源電壓的穩(wěn)定性，同時使用低通濾波濾掉高次諧
3、波，改善電源波形。電路板上的每個IC的電源與地端都并接一個作為本集成電路的蓄能電容，提供和吸收集成電路開關(guān)瞬間的充放電能；另一方面旁路濾掉該器件的高頻噪聲。2、切斷干擾的耦合通道信號通道，無論是傳輸導(dǎo)線還是模擬或數(shù)字輸出通道，都是干擾串入的通道。本次設(shè)計中，處理器發(fā)出的脈沖信號與電機驅(qū)動電路之間采用了光電耦合器進行隔離，從而有效地抑制尖峰脈沖及其他噪聲干擾。傳感器的輸入端也采用了運算放大器跟隨輸出，并設(shè)置了濾波電路，抑制輸入端。這樣ARM核心處理器系統(tǒng)與外界完全隔離開來，極大的提高了控制器的抗干擾能力，增加了系統(tǒng)的可靠性。4.5.2軟件抗干擾
4、硬件抗干擾措施的目的是盡可能切斷干擾進入測控系統(tǒng)通道，因此是十分必要的。但是當(dāng)干擾嚴(yán)重時，有可能使運行程序發(fā)生混亂導(dǎo)致程序跑飛或進入死循環(huán)，這時需要進一步借助軟件措施去克服某些干擾。軟件抗干擾技術(shù)是當(dāng)系統(tǒng)受干擾后是系統(tǒng)恢復(fù)正常運行或輸入信號受干擾后去偽求真的一種輔助方法，具有設(shè)計靈活、節(jié)省硬件自愿等優(yōu)點。在測控系統(tǒng)軟件中，采用了一下抗干擾方法：1、指令冗余程序跑飛之后，往往將一些操作數(shù)作為指令碼執(zhí)行，從而引起整個程序的混亂，所謂“指令冗余”，就是在一些關(guān)鍵的地方插入一些單字節(jié)的空操作數(shù)作為指令代碼執(zhí)行的錯誤，而是在連續(xù)執(zhí)行幾個空操作后，繼續(xù)執(zhí)
5、行后面的程序，是程序恢復(fù)正常運行。通常只在一些對程序的流向其關(guān)鍵作用的指令前面插入兩條NOP指令，指令冗余使用過多會降低程序執(zhí)行效果。2、利用Watchdog（看門狗）使CPU復(fù)位當(dāng)程序跑飛到一個臨時構(gòu)成的死循環(huán)中時，只能依靠看門狗解決?？撮T狗電路所起的作用是一旦CPU運行出現(xiàn)故障，就強制對CPU進行硬件復(fù)位，使整個系統(tǒng)重新處于可控狀態(tài)，CPU復(fù)位是程序跑飛后使其恢復(fù)正常運行的最簡單有效的方法。在Stellaris系列ARM里集成有硬件的看門狗定時器模塊，看門狗定時器可配置成在第一次溢出（timeout）時向控制器產(chǎn)生中斷，在第二次溢出時產(chǎn)生
6、復(fù)位信號，一旦配置了看門狗定時器，就可以通過寫鎖定寄存器來防止定時器配置被意外更改，在第一次溢出事件之后，將看門狗定時器裝載（WDTLOAD）寄存器的值重裝入32位計數(shù)器，定時器從該值繼續(xù)遞減計數(shù)。如果在第一次溢出中斷青春定時器再次遞減計數(shù)到零，并且復(fù)位信號已使能，則看門狗定時器將其復(fù)位信號發(fā)送到系統(tǒng)。這樣，當(dāng)系統(tǒng)由于軟件錯誤而無法響應(yīng)或外部器件不能以期望的方式響應(yīng)時，使用看門狗定時器可重新獲得控制?？撮T狗定時器監(jiān)控處理器的配置如下所示。函數(shù)wdoglnit（）初始化看門狗模塊，已知系統(tǒng)時鐘為6Hz，設(shè)置的定時時間為350ms，時能復(fù)位功能，
7、配置后鎖定，函數(shù)wdogFeed（）是喂狗操作。解鎖→喂狗→鎖定，然后在主循環(huán)里每隔500ms喂狗一次，由于看門狗具有二次超時特性，因此不會產(chǎn)生復(fù)位，除非喂狗間隔超過了2*350ms。本實驗所需要的設(shè)備包括微機，ARM主控板，步進電機及其驅(qū)動板和擺架系統(tǒng)。微機主要是用來編寫軟件語言程序的，通過仿真和綜合，最后通過微機的USB接口將程序下載到ARM主控板的芯片中。整個論文中的程序編寫及調(diào)試工作都是在計算機中進行的。ARM主控板以及步進電機驅(qū)動板是自己選擇合理的芯片后畫圖制作的，主要作用是處理傳感器信號并產(chǎn)生可以使步進電機工作的可調(diào)節(jié)脈沖信號。5
8、.1調(diào)試過程系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩大部分。硬件調(diào)試主要是針對印刷電路板，印刷電路板制作完成后，不要急于焊接元器件，首先對照原理圖仔細檢查印制電路板的連線，
