红外测温仪抗干扰技术的研究

红外测温仪抗干扰技术的研究

摘要：抗干扰技术是智能仪表使用中需要考虑的问题，文中着重研究了红外测温仪中抗干扰技术 的实现。对系统抗干扰设计包括硬件和软件抗干扰设计方法进行了阐述。说明了红外测温仪中看门 狗技术的实现原理和功能，给出了看门狗监控电路与单片机的接口连接。对看门狗定时器的溢出时间 和看门狗复位电路的时序进行了分析。详细阐述了看门狗电路复位技术的软件设计。并给出了看门 狗技术实现的软件程序。这些硬件与软件抗干扰措施在产品实践中是有效的。 温度计| 温度表| 风速计| 照度计| 噪音计| 辐照计| 声级计| 温湿度计| 红外线测温仪| 温湿度仪| 红外线温度计| 露点仪| 亮度计

1 系统抗干扰设计 单片机复位。 系统中最容易受干扰的部位是电源、接地系统、
1．2 软件抗干扰设计 输入和输出。干扰噪声耦合和传播的主要途径是传 采用数字滤波等方法实现软件抗干扰设计。 导、静电感应、公共阻抗耦合、漏电流和发射电磁场。
2 看门狗电路硬件设计 抑制干扰的方法是采用全浮空输入方式将数字地和 系统硬件设计中使用X25045芯片完成看门狗电 模拟地分开，采用严格的接地措施。采用光耦合和高 路实现抗干扰。其硬件设计连接图如图1所示。 性能滤波电路对输入信号进行处理。 1．1 硬件抗干扰设计 配置去耦电容。在每个芯片的电源与地之间接1 个0．1 陶瓷电容，在印刷电路板的电源输入处也接 1个10 的钽电容和1个0．1 陶瓷电容，这样可 以消除大部分高频干扰。 采用良好的接地系统。良好的地线层可避免共 模电阻耦合，导线与地线也不会形成环流，产生所谓 的天线效应。将印刷电路板地线做得短而粗，能使电 磁干扰以最短的路径进入地线而消失。 复位电路设计。利用X25045芯片设计看门狗电 路，监视单片机的工作情况。在单片机正常运行时不 断地发出置位清零信号给X25045芯片的看门狗电路， 使之无法产生溢出信号。如果在规定的时间内，没有 对X25045芯片进行置位清零操作，则产生溢出信号使 看门狗复位电路硬件连接图 图1中X25045的引脚1片选信号Cs与单片机 AT89C51的PO．0相连，X25045的引脚2串行输出信号 s0与单片机AT89C51的P0．1相连，X25045的引脚3 写保护WP与引脚4接地端VSS相连共同接地，X25045 的引脚6串行时钟输入SCK与单片机AT89C51的 PO．2相连，X25045的引脚5串行输入sI与单片机 AT89C51的Po．
3相连。在X25045的引脚8 VCC和引 脚7复位信号RESET之间接1个10 kQ上拉电阻。由 于X25045引脚7是一个开漏型的输出引脚，所以在使 用时必须接上拉电阻。3 看门狗电路实现原理 系统中使用看门狗监控电路，以防程序“跑飞”。 在正常工作时，程序中周期性地清除看门狗，这样看 门狗定时器不会溢出。当系统受到干扰使程序“跑 飞”时，看门狗定时器得不到及时清除而溢出，产生单 片机复位信号使系统重新开始。在1．4 S内芯片不触 发X25045看门狗输入引脚1 WDI，就说明程序已经紊 乱，X25045引脚7输出端将输出高电平发出复位信 号，使单片机可靠复位。
3．1 功能描述 X25045芯片将4种功能合于一体。上电复位控 制、看门狗定时器、电压监视和具有块保护功能的串 行E2PROM集成。这种组合降低了系统成本并减少了 对电路板空间的要求。看门狗定时器对微控制器提 供了独立的保护系统。当系统出现故障时，在可选的 超时周期之后，X25045看门狗将以RESET信号做出响 应。用户可从3个预置的值中选择此周期。 利用X25045低 检测电路，可以保护系统使之 免受低电压状况的影响。当 降低到转换点以下 时，系统复位。复位一直确保到 返回且稳定为止。 X25045的存贮器部分是CMOS的4 096位串行 E2PROM ， 它在内部按512×8来组织。X25045的特点 是具有允许简单的三线总线工作的串行外设接口(se— rial Perpheral Interface即SPI)和软件协议。
3．2 芯片引脚使用及功能 X25045的引脚1为CS／WDI，片选输入／看门狗复 位输入。当CS是高电平时，芯片未被选中，并将SO 置为高阻态，在cs是高电平时，将cs拉低将使芯片 处于选择状态，在上电后任何操作之前，cs必须要有 1个由高变低的过程。在看门狗定时器超时并产生复 位之前，1个加在WDI引脚上由高到低的电平变化将 复位看门狗定时器。引脚2 So为串行数据输出引脚， 在读周期，数据在SCK脉冲的下降沿由sO引脚送出。 引脚3 WP为写保护输入。当WP引脚是低电平时， X25045中的写操作被禁止，但是其他的功能正常，当 引脚是高电平时，所有操作正常。如果在cs是低电 平，WP变为低电平时，则会中断向X25045中的写操 作。引脚7为RESET复位输出。RESET是一个开漏 型输出引脚，只要 下降到最小允许 值，这个引 脚就会输出高电平，一直到 上升超过最小允许值 之后200 Ins．同时它也受看门狗定时器控制，只要看门 狗处于激活状态，并且WDI引脚上电平保持为高或者 为低超过了定时的时间，就会产生复位信号。cs引脚 上的一个下降沿将会复位看门狗定时器。引脚6 SCK 为串行时钟。引脚5 SI为串行数据输入端，指令码、 地址、数据都通过这个引脚进行输入，在SCK的上升 沿进行数据的输入，并且高位MSB在前。
3．3 看门狗定时器的溢出时间 X25045芯片状态寄存器中的WD0和WD1用于设 置看门狗定时器的溢出时间。可通过WRSR指令进 行设置。其格式如表1所示。 表1 看门狗定时器溢出时间设置
3．4 看门狗复位电路的时序 看门狗复位电路时序如图2所示。twBo为看门狗 定时器溢出时间。只要CS即看门狗复位输入引脚 WDI上电平保持为高或者为低超过了twBo，就会产生 RESET复位信号。 图2 看门狗复位电路时序图
4 看门狗复位程序 看门狗定时器电路监测X25045的WDI引脚输 入，判断红外测温仪是否正常工作，在设定的定时时 间以内，系统必须在WDI引脚上产生从高到低的电平 变化。否则X25045将产生一个复位信号。在X25045 的内部状态寄存器中有2个可编程位WD1和WD0，决 定了看门狗定时器溢出时间，通过指令改变WD1和 WD0，可改变看门狗定时器溢出时间。看门狗复位程 序通过写入状态字完成定时时间的设置1．4 S．通过执 行程序，可以在X25045的WDI引脚不断产生高低电 平，这样就不会使X25045的复位引脚RESET 产生高 电平复位信号而导致红外测温仪复位。看门狗复位 流程图如图3所示。 打开写使能开关 写允许 执行写状态 寄存器指令 设置看门狗 定时器溢出时间 l复位看门狗定时器l ④ 图3 看门狗复位流程图 看门狗复位程序如下所示。 XCS EQU P0．0 XSO EQU P0．1 XCI2( EQU P0．2 XSI EQU P0．3WATCH D： MOV A，#06H ；打开写使能开关 CUt XcS IcAIL WD WRITE ；调用串行输出写入程序 S圈l1B XCS MOV A，#01H ；写状态寄存器指令 CU XCS LCAI上WD WRITE MOV A，#03H ；写入状态字，设置定时溢出时间 LCALL W D WRITE S明l1B XCS ABC： CPL XCS ；累加器内容取反 NOP ：延时 NOP SJ ABC SJ $ WDWRITE：CLR XCLK ；串行输出写入程序 MOV R7，#8 ；串行输出8次循环 I／)OP： R【c A ：累加器的值带进位位左移l位送入进位位 MOV XSI，C ；进位位的值送人X250t5串行输入端SI SE】l1B XCU( NOP N0P Cl|R N0P N0P DJNZ R田 XCLK ；时序配合 R7，LOOP ；循环次数不为0继续 
5 结束语
应用该仪器成功地实现了对回转窑烧成带外壳 温度的监测。由于采用了较好的抗干扰措施，使仪器 工作稳定。可以对温度异常变化及时报警，为操作工 的操作提供参考。可以及时处理抢修，减小停车次 数，延长回转窑寿命，提高生产率。