1. 引言：
單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用時不同于民用、商用領(lǐng)域中的應(yīng)用,，工業(yè)控制所處的環(huán)境相對比較惡劣,，干擾源多，其常見干擾源來自現(xiàn)場工業(yè)電氣在投入,、運(yùn)行,、切斷等工況下產(chǎn)生的靜電感應(yīng)、尖峰電壓,、浪涌電流等干擾,。實(shí)踐表明，在工作室中按用戶要求設(shè)計(jì)的小型工業(yè)采暖控制系統(tǒng)，盡管各項(xiàng)邏輯功能及技術(shù)指標(biāo)的測試都正常,，但該系統(tǒng)拿到現(xiàn)場上卻不能使用,，檢測失靈，操作失控,，顯示花屏等現(xiàn)象接踵而來,。經(jīng)分析，其干擾是從現(xiàn)場不同路徑傳入單片機(jī)控制系統(tǒng)的,。切斷干擾源,，提高單片機(jī)抗干擾能力是解決控制系統(tǒng)正常工作的前提。
2 抗干擾措施
2.1 測溫信號的抗干擾
測溫電路采用的是單總線芯片DS18B20,，該芯片具有測溫精度高,，連接線路簡單等優(yōu)點(diǎn)，其測溫范圍為-55℃到+125℃,。適合于采暖系統(tǒng)測溫,，在實(shí)際應(yīng)用中當(dāng)溫度在 60℃以下時可正常工作，隨著溫度的升高,，當(dāng)溫度大于 60℃以上時,，測溫?cái)?shù)據(jù)開始跳動，且溫度越高跳動越劇烈,，甚至無法觀測,。電源加了濾波退偶電路效果不明顯，在數(shù)據(jù)線上并接小電容進(jìn)行高頻旁路時,，電容小不起作用,，電容大了則數(shù)字信號消失。最后經(jīng)試驗(yàn)在數(shù)字電路上加如圖 1所示標(biāo)稱值的 RC阻容濾波電路達(dá)到了預(yù)期效果,。
2.2 限位開關(guān)信號的抗干擾
由于限位開關(guān)及饋線與 220V交流負(fù)載比較靠近,，因此，負(fù)載產(chǎn)生的交流強(qiáng)磁場直接對限位開關(guān)及饋線產(chǎn)生干擾,。解決的辦法采用光電隔離方式，通過光耦組件 PC827將單片機(jī)控制回路與被控回路負(fù)載（如電機(jī)）隔離開來,。從而大大減小了來自負(fù)載回路對單片機(jī)產(chǎn)生的干擾,。
2.3 電源回路的抗干擾
電源干擾中的尖峰干擾是一種頻繁出現(xiàn)的疊加于電網(wǎng)正弦波上的高能脈沖，其幅度可達(dá)幾千伏,，寬度只有幾個毫微秒或幾個微秒,，抑制辦法可從多方面入手。如圖 2所示,，T1為電源變壓器,，在其交流電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻 RV用來吸收電網(wǎng)瞬間產(chǎn)生的尖峰電壓；C1為高頻旁路電容，抑制高頻差模干擾,，C2和 C3用來抑制高頻共模干擾,。電感 L1中兩個線圈繞向相同，流過的電流大小相等,，但每一瞬變間的電流方向相反使感生的電磁場方向也相反,，故生成的反電勢干擾可以相互抵消?？捎行б种齐娫炊溯^低頻率的干擾
2.4 輸出驅(qū)動電路的抗干擾
輸出驅(qū)動采用電磁繼電器方式,，通過電接點(diǎn)帶動交流電機(jī)或直流電磁鐵，盡管繼電器具有一定的電磁隔離作用,，但交流電機(jī)或電磁鐵激磁線圈斷開時會產(chǎn)生高壓反電勢產(chǎn)生串?dāng)_,。解決的辦法如圖3(a)所示，在交流負(fù)載如電機(jī)兩端并接一個高壓電容C2,，當(dāng)驅(qū)動電路使繼電器接點(diǎn) K斷開電機(jī)時產(chǎn)生的高壓反電勢可由并接在電機(jī)負(fù)載上的電容 C2來吸收掉,。該電容大小應(yīng)適當(dāng)，一般取所帶電機(jī)中分相電容 C1的十分之一即可,。太小作用不明顯,，太大則影響分相電容的工作，以致啟動力矩太小電機(jī)堵轉(zhuǎn),。
另外繼電器內(nèi)部的交流 220V接點(diǎn)離繼電器線圈很近,，很容易產(chǎn)生靜電干擾，嚴(yán)重時會使液晶顯示器亂碼,。實(shí)踐證明繼電器結(jié)構(gòu)不同其抗靜電干擾能力也不同,。應(yīng)盡量選擇繼電器線圈與接點(diǎn)距離較遠(yuǎn)的為好，如圖3(b)中的 J2結(jié)構(gòu)的繼電器（JQX14F系列）等,。
2.5 液晶顯示器的抗干擾
顯示電路采用 LCD漢字液晶顯示,。LCD液晶顯示與 LED數(shù)碼管顯示相比具有信息量大，省電,，且連接線路簡單等優(yōu)點(diǎn),。但液晶顯示的一個致命弱點(diǎn)是抗靜電干擾能力差，在使用中一旦有較強(qiáng)的干擾信號出現(xiàn),，顯示器就會出現(xiàn)亂碼或花屏,。尤其是有漢字的液晶顯示器花屏出現(xiàn)的機(jī)率更高。解決的方法是一方面盡量切斷產(chǎn)生靜電干擾的途徑,，另方面是減少液晶顯示器本身產(chǎn)生靜電干擾的條件,。其中，后者更為重要,。一般液晶顯示器在結(jié)構(gòu)上都有固定液晶顯示器面板的金屬框,。如果在安裝時該金屬框直接接觸外邊的固定表盤,，形成接觸面，使液晶面板會通過金屬框及外面固定的金屬表盤之間產(chǎn)生電容效應(yīng),，因而靜電干擾不可避免,。如圖 4所示，要減少靜電干擾就必須減少電容效應(yīng),。具體解決的措施是：將開孔尺寸拓展到圖中虛線位置,。使得顯示器的金屬框遠(yuǎn)離儀表機(jī)殼，實(shí)測結(jié)果電容效應(yīng)幾乎為零,。從而亂碼和花屏現(xiàn)象不再出現(xiàn),。
2.6外部看門狗與外部時鐘
看門狗也稱程序監(jiān)視定時器。盡管 AVR" title="AVR">AVR單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)也有該功能的設(shè)置,，但在應(yīng)用實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)當(dāng)干擾嚴(yán)重時該功能會失效,，即系統(tǒng)死機(jī)后單片機(jī)內(nèi)部的看門狗也無法復(fù)位。故有必要在單片機(jī)外部單獨(dú)設(shè)計(jì)看門狗電路,。如圖 5所示,，由 MC4060芯片及外圍電路構(gòu)成一個看門狗電路。MC4060是一個帶外接振蕩的 14分頻定時計(jì)數(shù)器,，R18和 C2時間常數(shù)決定振蕩頻率,。采用如圖 5所示的參數(shù)時，該振蕩頻率經(jīng)過 2秒左右時間后 14分頻計(jì)數(shù)器將被記滿,，Q14由低電平變高電平經(jīng)三極管 Q3構(gòu)成的反相器使輸出變?yōu)榈碗娖?，M16單片機(jī)被復(fù)位。程序正常運(yùn)行時,，會在規(guī)定的時間以內(nèi)（2S左右）由程序向看門狗 MC4060芯片及時發(fā)清零（喂狗）信號,，使定時計(jì)數(shù)器還沒有記滿就被清除，故不會產(chǎn)生復(fù)位信號,；當(dāng)程序“跑飛”時,，看門狗便不能在規(guī)定的時間內(nèi)得到清除（喂狗）信號，則看門狗將使 M16單片機(jī)復(fù)位使程序重新開始工作,。
為配合看門狗在控制器死機(jī)后的復(fù)位工作,，如圖 5所示控制器的系統(tǒng)時鐘由外部的時鐘專用集成電路 DS1307提供，AVR單片機(jī)內(nèi)部時鐘資源僅對程序中的延時變量提供相對時間,。這樣的好處是當(dāng)看門狗一旦使系統(tǒng)復(fù)位,，AVR內(nèi)部時鐘必然要清零，而外部系統(tǒng)時鐘不會被清零,，不影響控制器定時啟動或定時停止等項(xiàng)功能的實(shí)施。另外,，外部時鐘 DS1307芯片耗電極省僅需 0.5微安,，而內(nèi)部時鐘即使在省電模式下也需要幾毫安以上,。若用小型 20mAh容量鋰電作電源后備，掉電后外部專用時鐘可在幾年內(nèi)信息不丟,，而內(nèi)部時鐘不到一天就沒電了,。
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